Robótica de enjambres: 200 cabezas metálicas son mucho mejor que una

¿Para qué tener un robot cuando podrías tener un millar trabajando todos juntos para ti?

A primera vista, podría parecer un documental de naturaleza de la BBC. Una gran nube de puntos negros se retuerce a lo ancho del cielo. Es uno de los grandes espectáculos del mundo natural, y a medida que nos acercamos, podemos ver por qué.

Dentro del enjambre, cada punto revolotea como si se concentrara en sus propios asuntos. Sin embargo, el efecto general da una sensación de unísono. Gracias a su ingeniosa navegación, o una especie de caos organizado, se mueven como si fueran uno.

Cuando la bandada se acerca todavía más, resulta aún más claro, cuán sorprendente es en realidad. Lo que había sonado como cientos de alas batientes era en realidad un sonido mecánico, motorizado y fabricado por el hombre. Lo que, desde la distancia daba la sensación de ser langostas o estorninos son en realidad pequeños helicópteros, cada uno de un tamaño lo suficientemente pequeño como para aterrizar en la palma de tu mano.

En búsqueda de humanos

Son robots y su tarea es sencilla: encontrar humanos. "Una bandada de helicópteros autónomos como estos podría ser extremadamente útil en la búsqueda de sobrevivientes después de un desastre", dice el profesor Pei Zhang, quien construyó los primeros prototipos de la nube de pequeños helicópteros conocidos como SensorFly.

"Después de un terremoto o durante un incendio, la información constante acerca de los muros derrumbados o los sobrevivientes inmovilizados sería increíblemente útil para los socorristas humanos".

SensorFly, el proyecto en el que Zhang trabaja en la Universidad Carnegie Mellon en Estados Unidos, es el más reciente enjambre de robots que se ha dejado suelto en el mundo (o al menos en el laboratorio). Es un acercamiento a la robótica que busca construir algo muy diferente a los robots de latón andantes y parlantes que nos prometieron en los años '50.

En el mundo de la robótica de enjambres la idea fundamental es que 200 cabezas metálicas son mucho mejor que una.

Tomando como inspiración animales sociales muy trabajadores, como abejas u hormigas, los investigadores creen que el tipo de tareas que se asignarán a los robots en el futuro serán llevadas a cabo mejor por un gran número de robots trabajando de forma conjunta.

Esparcidos en el entorno

De la misma forma que una fuente de comida es fácilmente encontrada por una colonia de hormigas que salen a su búsqueda, es más posible que los sobrevivientes de un terremoto sean hallados si el equipo de búsqueda está compuesto de cientos de robots miniatura.

La principal característica de un enjambre es que los robots se esparcen en el entorno. Hay un enorme número de aplicaciones para ellos, dice el profesor Alan Winfield, un especialista en robótica de la Universidad de West of England.

"Si quieres explorar el cinturón de asteroides, no envíes a una nave espacial, sino a un enjambre. Si quieres construir un hábitat en Marte, envía un cargamento de materia prima y un enjambre de robots para ensamblarlo".

El enjambre de robots no es una idea nueva (el trabajo en este área comenzó en los años '80). Pero los enjambres se están volviendo más sofisticados, y los últimos diseños están pensados para llevar a cabo una apabullante despliegue de tareas.

Desde cosechar los cultivos hasta supervisar el medio ambiente; de rebuscar en la basura para encontrar materia prima a bucear en nuestras venas para administrar medicamentos sólo donde es necesario... los enjambres van a tener muchas tareas con las que ocuparse en la próxima década.

Robots de guerra

No obstante, Winfield anticipa que los primeros robots de enjambres en escapar del laboratorio aterrizarán en un territorio que ya está dando sus primeros pasos con robots: la guerra.

"Siento decirlo pero creo que los primeros enjambres se producirán en el terreno militar, donde las limitaciones presupuestarias son diferentes. Creo que veremos bandadas de vehículos aéreos no pilotados donde un operador humano dirige uno de ellos y el resto vuela como pájaros".

El ejército estadounidense ya tiene encargado su primer enjambre de robots. En 2008, el Laboratorio de Investigación del Ejército de EE.UU. le concedió un contrato de US$38 millones a la empresa BAE Systems para liderar un grupo de investigadores que desarrollara un enjambre de robots espías para ser utilizados en misiones de reconocimiento.

El proyecto, conocido como MAST (Micro Sistema Autónomo de Tecnología), está ahora en marcha y BAE no se aguantaba las ganas de presumir sobre lo que era capaz de hacer.

En un video animado de lo que espera construir, un enjambre de pequeños robots insectos, incluidas arañas como esas que aparecen en la película MinorityReport , barren un edificio donde se esconden dos supuestos atacantes. Los insectos se introducen sin ser vistos, localizan los objetivos y envían un video con imágenes a los soldados. Segundos más tarde un misil reduce el edificio a escombros.

Fortaleza en números

Podemos presuponer que las arañas robots son destruidas en el edificio junto a sus objetivos humanos. Pero eso no es un problema, la fortaleza de los enjambres es su número. Si uno de los robots tiene algún problema de funcionamiento o por alguna razón es destruido, el enjambre continúa operativo. Es un "sistema distribuido", explica Winfield.

"No hay una madre nodriza coordinando todo, lo que significa que cualquier robot puede fallar y el sistema general sigue funcionando. Te ofrece fiabilidad", señala.

Es un sistema en el que todos y nadie está a cargo. De alguna forma, las cosas simplemente se hacen. Piensa en una colonia de hormigas. Cuando construyen su nido, no hay un arquitecto o un ingeniero estructural superior lanzando órdenes. Cuando las hormigas se meten en una guerra con otra colonia, no hay un general dirigiendo la estrategia desde lo más alto. En su lugar, se produce lo que los científicos llaman comportamiento emergente o inteligencia de enjambre.

Cada hormiga simplemente hace lo que le parece natural. Realizan los pequeños trabajos para los que su mente está programada por millones de años de evolución. Reacciona a las pistas que les proporciona su entorno. Interacciona únicamente con sus vecinos más cercanos. Y cuando cada hormiga en la colonia hace lo mismo, se produce un festival de organización que resulta impresionante. La colonia construye, se alimenta y funciona.

Santo Grial

Conseguir que un enjambre de robots funcione se comporte como una colonia de abejas o de hormigas constituye el Santo Grial de los investigadores en este campo.

Pero todavía queda mucho trabajo por delante, con noches en vela a base de cafeína, para llegar hasta allí, afirma el profesor James McLurkin, que se dedica a la construcción de enjambres de robots en el Massachusetts Institute of Technology (MIT), ya que la tarea constituye una pesadilla en términos de programación.

El principal objetivo es crear una tarea global para el enjambre, por ejemplo, encontrar sobrevivientes después de un terremoto. Luego hay que asignar una tarea individual a cada robot, para que no se solapen. Cada robot se comunica -a través de un sistema inalámbrico o por infrarrojo- con los más cercanos pero se espera que millares de pequeñas interacciones creen una inteligencia de enjambre entre ellos.

"La magia ocurre cuando utilizas un software para ejecutar las tareas individuales y el enjambre de alguna forma logra la tarea de grupo", dice McLurkin, "podemos entender cómo hacer esto pero es muy complicado".

Por ahora la mayor parte del trabajo en la robótica de enjambres es más de fundamento. Los robots del laboratorio de McLurkin, y otros como ellos, están dedicados a hacer tareas básicas, como saber cuándo están llegando al límite de su sistema y decidir si ir más allá del mismo.

Pero en el horizonte, imaginan un mundo donde los robots puedan hacer lo que hacen los insectos e incluso cosas que estos no pueden hacer, como construir un enjambre que pueda actuar como tal cuando la situación lo demanda, pero que también puedan unirse y formar una sola entidad, cuando sea necesario.

En otras palabras, un 'organismo' tridimensional que pueda autoensamblarse, levantarse del suelo y caminar... sí, algo así como los Power Rangers.

Aunque eso es otra historia...