La creación de humanoides

En la cinta "2001: Una Odisea Espacial", una inteligencia artificial llamada HAL controló a la nave espacial Discovery con destino a Júpiter.

Los fanáticos a las frivolidades cinematográficas podrán recordar que HAL comenzó a operar en enero 12 de 1992.

Pero cuando en la vida real llegó el día 2 de enero de 1992 sin un HAL, Rodney Brooks tomó la resolución de crear el suyo.

Sin embargo, en vez de impregnar la nave espacial con un alma humana, Brooks está poniendo la mente de un humano en el cuerpo de un robot.

¿Cuál es el resultado? No es HAL, sino COG: una colección de "chips" de computadora, motores, articulares, varillas, cables, alambre y cámaras de video, reunidas en un bastidor negro de aluminio anodizado.

Cog se para sobre un pedestal gris asegurado con pernos al piso de un Laboratorio de Inteligencia artificial, en el Instituto de Tecnología de Massachusetts, en donde Brooks es profesor de ingeniería eléctrica y ciencia de computación.

Con la apariencia de una reliquia del siglo XXI que vino a la luz a través de un sesgo en el tiempo, ahora mismo Cog es un poco más que cabeza, cuello, hombros y cintura.

Así y todo, ninguna otra máquina se ha acercado tanto al robot humanoide de la ciencia-ficción: la criatura mecánica que la mayoría visualizamos cuando pensamos en los robots.

Un proyecto ambicioso, incluso simple, Cog presagia el día en que los robots interactuarán sin problemas con los seres humanos.

Los creadores de Cog están capacitando a sus máquinas con la habilidad de hacer justamente eso, mientras otros robots aceptan el formidable reto de duplicar los brazos y las piernas de los humanoides.

Precisamente porque tiene cierta anatomía, Cog es muy diferente de HAL.

Un cerebro en una caja, HAL representó lo que los investigadores llaman GOFA (Buena Inteligencia Artificial Pasada de Moda).

Las computadoras que juegan ajedrez son ejemplos de este enfoque tradicional.

Programados para la perfección en sumo grado, ellos esgrimen bastante fuerza bruta en potencia de computación para revisar cada jugada de ajedrez posible en cada uno de sus turnos en el juego.

GOFAI por lo menos ha producido un gran maestro de ajedrez, llamado Deep Thought.

¿Pero pudiera GOFAI crear una máquina que piense y actúe tan humanamente que no podamos advertir la diferencia? Esta es la última prueba, propuesta por el pionero en inteligencia artificial, Alan Turing, en 1950.

Al contrario de los investigadores de GOFAI, Turing creía que la mejor forma de construir una humanoide era la de colocar el cerebro no en una caja, sino en un cuerpo, y equiparlo con sentidos que le permitieran aprender.

"Turing proponía que se hiciera un robot como un ser humano y que se le dejara deambular por la campiña y experimentara lo que hacen los seres humanos", dice Brooks.

"Reuniendo todo esto, y parcialmente inspirado por el robot Commander Data de "Star Trek", decidí construir un humano".

ESCARABAJO INTELECTUAL La creación de un humanoide fue un gran paso para Brooks, a quien sus seguidores apodaron "el niño malo de la robótica".

La última vez que Brooks había consternado a la comunidad de inteligencia artificial fue con la construcción de pequeños robots que se escurrían por los alrededores como insectos.

Pero resultó que Cog y los robots insectos tienen mucho en común: en ambos se rién del enfoque GOFAI.

Para un robot móvil, GOFAI significa el trazado de un mapa completo del mundo que la máquina se va a encontrar.

Esto pudiera trabajar bien en un laboratorio, ¿pero qué con respecto al mundo real, con sus enormes espacios y obstáculos impredecibles? Para contrarrestar el problema, Brooks programó a sus robots con la llamada "conductas en paralelo" (no mapas que lo abarcaban todo, sino simples rutinas en sus piernas, como movimientos hacia arriba/abajo y hacia adelante/atrás, que pueden ser ejecutados en conjunto, en paralelo.

En las piernas de los robots, unos sensores le advierten de obstáculos y disparan esas conductas como reflejos.

Las máquinas corren alborotando en el laboratorio, donde los estudiantes graduados construyen nuevos trayectos con obstáculos cada día.

Al combinar rutinas en paralelo y la información de los sensores, los insectos robóticos se las arreglaron para salvarlos todos.

"Cog representa estos mismos principios", dice Brooks.

"Simplemente saltamos algunas capas de la evolución.

La idea consiste en que la complejidad del mundo existe en el mundo, no en la criatura".

Esta refinada inteligencia que puede ser construida a través de la interacción de miles de interacciones de sensores simples (escuchar, ver, moverse) todavía siendo un concepto controversial.

Y es así justamente como le gusta a Brooks.

EL CONOCIMIENTO DE COGA diferencia de los insectos robóticos, cuyos cerebros saltaban con ellos por los alrededores, los 16 chips Motorola 68332 de Cog (similares a la procesadoras Macintosh) están localizados en un cuarto adyacente.

Trozos de cables los conectan con Cog.

"Un elaborado alambrado", comenta Brooks.

Finalmente Cog pudiera tener 256 de estos chips, y Brooks planea reemplazar algunas de las 68332 con procesadoras de la señal digital para acometer tareas especiales.

Aunque no está modelado como el cerebro humano, la mente de Cog (como la nuestra) será capaz de manipular múltiples funciones a la vez.

El software de Cog está basado en LISP, el programa tradicional de lenguaje de la inteligencia artificial.

Aunque toda esta potencia de computadora es impresionante.

Cog será considerado un éxito si alcanza el nivel de inteligencia de un niño de dos años.

Ahora mismo, como un infante humano, Cog está usando su cerebro para aprender a ver.

Cada uno de los ojos de Cog tiene cámaras de ángulo ancho y de campo estrecho, y cada cámara puede moverse horizontal y verticalmente.

A través de las cámaras de ángulo ancho, la visión periférica de Cog detecta el movimiento.

Entonces, las cámaras de campo estrecho se enfocan para mirar de cerca.

Cog también puede mover su cabeza hacia delante, atrás y alrededor, como un ser humano.

"Cog debe aprender a relacionar lo que ve con sus cámaras con el movimiento propio de su cabeza, para conocer qué movimiento está en el mundo y cuál es debido a su propia cabeza", explica Matt Williams, un estudiante graduado del equipo de Cog.

El robot también debe ganar habilidad en mover sus ojos hacia el centro de un objeto en movimiento.

Una acción que posteriormente tendrá que aprender a suprimir si le está prestando atención a otra cosa.

"Estamos tratando de encontrar maneras de que Cog aprenda del mundo por sí mismo.

Que el obtenga su calibración desde el mundo, justamente como hacemos los humanos", dice Brooks.

Después que Cog aprenda a ver, Brooks le enseñará a oír.

En preparación para esta tutela, una cabeza de polipropileno representa a Cog (completa con micrófonos y procesadoras) descansa sobre un banco en el Laboratorio Al.

Brooks explica: "Lo primero que haremos será insertar sensores de coordinación entre los ojos y los oídos.

Si Cog escucha un sonido, él dirigirá sus ojos hacia él.

Si entonces él ve un movimiento, esto reforzará la coordinación de los dos".

Aunque el sonido le ayudará a Cog a determinar hacia dónde mirar, el robot también será capaz de separar los sonidos, de forma similar a como hace la gente en una fiesta ruidosa.

Estos sentidos le permitirán al robot interactuar con sus creadores, de una forma muy similar a como un infante va recogiendo de sus padres.

"Así aprenderá de forma parecida a como lo hace un bebé humano", dice Williamson.

" Cog está motivado para explorar el ambiente, a sí mismo, y para atraer y captar la atención de la gente.

Aprenderá sobre su propio cuerpo.

Lo que ve frente a lo que esta haciendo".

LAS FUERZAS ARMADASAunque Cog puede estar en armonía con el mundo, por el momento, el robot no puede comunicarse con éste ni tocarlo.

En la articulación de sus caderas Cog puede inclinarse hacia delante y los lados, voltear su cuello como un humano e incluso encogerse de hombros.

Pero no tiene piel, ni brazos ni dedos.

Williamson está construyendo el primer brazo de Cog como parte de su investigación para su doctorado.

Una vez que perfeccione el brazo, él construirá el segundo.

"El objetivo consiste en solucionar los problemas de un brazo y entonces los del otro", dice Williamson.

"El brazo tiene una forma de operación completamente nueva", señala Brooks.

"Cada articulación tiene un resorte en el mecanismo de mando, de manera que tiene docilidad".

El explica que esta docilidad es la forma de comportarse ante un obstáculo.

Si alguien está tanteando en la obscuridad, por ejemplo, se puede encontrar con una pared de ladrillos.

Es la docilidad del brazo la que le permite parar de empujar, sin que conscientemente piense en ello.

"Sin ninguna docilidad", comenta Brooks, "el brazo de Cog pudiera abrir un agujero a través de nuestro estómago.

Pero con docilidad, el brazo de Cog, como el de un humano, será capaz de adaptarse a barreras inesperadas".

Como el brazo de Cog estará acoplado a su operador, es completamente diferente a un brazo robótico teleoperado, con el del Robot de Prueba Dextrous Anthropomorphic (DART) del Centro Espacial Johnson (ver "Robot imitador", en la página 7 de "Avances de la técnica" de MP de agosto de 1995), o los del robot Sarcos para entretenimientos, visto en las exhibiciones de automóviles y eventos similares.

Tanto DART como Sarcos son operados por humanos que usan cascos y guantes de realidad virtual y, para Sarcos, un traje con sensores que le transmite al robot los movimientos del cuerpo del operador.

DART es un experimento diseñado para hacerle fácil a los humanos en la Tierra el operar robots en otros planetas.

Sarcos está concebido para entretener.

Pero en ambos casos, el operador real es humano, y no una máquina.

CAMINA DE ESTA FORMAAunque Cog manejará sus propios brazos, no será capaz de caminar.

No tiene piernas y no existen planes inmediatos de proporcionárselas.

Brooks ha pospuesto el caminar al estilo humano, y otros expertos en robótica no se sorprenden.

"Es muy difícil duplicar la estructura humana de tendón/músculo/hueso y la fuerza", dice el investigador John Bares de la Universidad Carnegie Mellon.

El ser humano camina dinámicamente, un proceso en el cual rápidamente debemos planear la colocación del pie, y entonces realinear el centro de gravedad del cuerpo a medida que cambiamos de pie y nos movemos hacia delante.

Los ingenieros han encontrado que esto es difícil para un robot.

"El control de las piernas y del cuerpo para mantener una posición erguida es un reto enorme", advierte Bares.

Pero un investigador, Marc Raibert de MIT, ha confrontado este reto con su propio robot que corre y se balancea.

"Nosotros creemos que correr es más simple que caminar", dice él.

Así que uno de sus lema es: "Tienes que correr, antes de que puedas caminar".

En el laboratorio de piernas de Raibert, los ingenieros dividen el correr en tres componentes: brindar hacia arriba/abajo; balancear; y nivelar el cuerpo.

Aunque relacionados, los dos últimos se relacionan, pero no son lo mismo.

Los sistemas de control que planean la posición del pie son los que evitan que los robots de Raibert se tambaleen.

"Es como balancear una escoba en un dedo", dice él.

Para comprender este concepto, basta pensar en los ajustes que es necesario hacer para cambiar a un paso corto desde el paso normal.

Mientras tanto, el activador de la cadena nivela el cuerpo del robot cada vez que un pie toca el terreno.

Ellos trabajan para mantener al robot lo más vertical posible.

Con estas técnicas, el grupo de Raibert ha construido saltamontes, corredores de dos piernas y máquinas de cuatro patas que trotan, dan zancadas y saltan.

Un bípedo de Rainbert incluso anduvo en el interior de Hollywood, haciendo una aparición en la película "Raising Sun".

Suficientemente adecuados, los robots caminantes también han sido construidos en Japón: por Isao Shimoyama en la Universidad de Tokio y por Atsui Takanishi y otros en la Universidad Waseda de Tokio.

El BIPER-3 de Shimoyama usa zancos como pies.

"Esto significa que el robot tiene que continuar caminando para mantener su posición erguida", señala Shimoyama.

El bípedo Leg-12 de Takanishi aprendió a mantener su balance y a caminar con un humano guía.

Después de un poco de entrenamiento, el robot sin cabeza pudo caminar por sí mismo.

Si toda esta investigación continúa a un ritmo constante, Cog (o un descendiente de segunda generación) un día pudiera dar sus primeros pasos.

Y es que Brooks y compañía no tienen planeado detenerse.

Por ejemplo, es posible que la cantidad de corriente que pasa a través de los motores de Cog pudiera ser controlada para enseñarle a sentir fatiga e incluso dolor.

En adición, eventualmente Cog pudiera tener una piel con sensores, de manera que pudiera aprender por el tacto.

"El resultado final será como Commander Data", dice Brooks.

"Pero ese es un camino largo, largo".

Todavía Cog pudiera ser sólo el primero de una revolución de robots humanoides.

Su misión es cerrar la brecha entre el cerebro en una caja de HAL y la mente casi humana albergada en Data.

Y si Cog pudiera hablar y le pidiéramos su opinión, muy bien pudiera decir (como hizo HAL): "Sepan que tengo el mayor entusiasmo posible por esta misión".