Enjambre de Kilobots (Wikimedia Commons)

Una copiosa nevada tardía propició la prolongación de la temporada de esquí. El peligro de aludes hizo que amplias zonas de la estación quedaran cerradas. Sin embargo, ocurrió el accidente: una caseta abandonada se derrumbó bajo el peso de la nieve y una avalancha cayó sobre una zona de debutantes. Algunos quedaron enterrados.
Rápidamente un empleado de la estación se acerca al lugar en una Ratrack. A cierta distancia, suelta una docena de robots, que se desplazan mediante orugas de goma. Miden medio metro de largo, se guían por GPS, y envían sus datos a un servidor en las oficinas de la estación. Entre ellos se comunican por Wifi. Para trepar por pendientes elevadas, los robots se unen entre sí formando una cadena, unos tirando y otros empujando. Enseguida se organizan y empiezan a pinchar la nieve con una larga y delgada fibra. La hunden unos pocos metros en la nieve y detectan si topa con algo duro; distinguen entre la dureza de una roca y un cuerpo humano. Se mueven acompasadamente y van peinando un área de acceso peligroso, marcada en un mapa topográfico que llevan almacenado en la memoria interna.
Al cabo de unos minutos, uno de los robots detecta algo. Inmediatamente acuden los demás. Registran las coordenadas del contacto y su profundidad. Dos profesionales convenientemente equipados se acercan con y excavan la nieve hasta dar con el esquiador. Está vivo. Al cabo de pocas horas, se detiene la búsqueda. Los robots marcan su posición y se apagan automáticamente. Uno de ellos se ha despeñado y otro ha quedado inservible al caer en un torrente, pero el coste es de unos pocos de miles de euros; nada que la estación no pueda permitirse, más cuando se trata de salvar vidas.

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El relato anterior es ficticio, pero no sería extraño que algo así se pusiera en marcha cualquier día (la tecnología está disponible, o estamos muy cerca de lograrlo). Un conjunto de robots sencillos, actuando sincronizadamente, pueden realizar tareas complejas. A tales agrupaciones se les llama enjambres de robots. El punto clave es que el efecto puede ser multiplicativo, en vez de aditivo: es decir, la eficacia crece con el número de robots de manera que el resultado total es mucho más que la simple suma de los rendimientos individuales. Eso se debe a la actuación concertada entre los elementos del enjambre: la comunicación, la ayuda mutua, la colaboración. Otras ventajas son la redundancia y la flexibilidad, pues los robots se pueden programar para diversas tareas.

Un Hércules C-130 sobrevuela el mar de China meridional, a 500 km de la costa. Desde que el ejército chino desplegara los misiles DF-26, con 1500 km. de alcance, los portaaviones ya no se aventuran tan cerca en un momento de tensión. El avión de transporte, que despegó de una base en Guam, libera cuatro aparatos (de apariencia similar a un misil crucero) de sendos pontones bajo las alas. Al poco de soltarlos, despliegan sus alas (3.5 m de envergadura) y encienden el turborreactor. Pesan unos 700 kg. cada uno, y actúan en sincronía recogiendo información, interfiriendo los radares y confundiendo las defensas antiaéreas. Al acabar la misión, vuelven a la nave nodriza. Del portón trasero abierto sale un cable; por turno, los aparatos se enganchan a él: en ese momento, apagan el motor y pliegan las alas, y son recogidos en la bodega. Si son derribados, no resulta tan costoso como perder un avión: cada uno sale por unos  800000 dólares.

¿Ficción? Esta vez no: es el programa Gremlins de la DARPA. Aunque no han conseguido todavía recoger los aparatos en la bodega del avión de transporte, están a punto de lograrlo. También se estudia soltar un enjambre de drones Sparrowhawk desde un helicóptero de combate. El Apache, por ejemplo, suele actuar en conjunción con el Kiowa, un helicóptero ligero de observación. En vez de usar un aparato tripulado para la peligrosa misión detectar blancos, la idea es emplear un enjambre de drones cuya pérdida es menos onerosa.

 

Reihard Gerndt y Stefan Krupop, EcoBe! Mixed Reality Robot Kit (2010)

Dejando de lado los usos militares, no es descabellado usar enjambres de robots para inspeccionar lugares peligrosos (una central nuclear) o de difícil acceso (una red de alcantarillas), para limpiar desechos (por ejemplo, los plásticos que flotan en el mar), para recoger información, etcétera. El concepto lleva años en el candelero (R. Grabowski, L. Navarro Serment y Pradeep K. Khosla, "Enjambres de robots", Investigación y Ciencia, enero 2004); pero desde hace poco, lo que antes era un tema de investigación está ya en las tiendas de electrónica, con muy diversas aplicaciones. Los modelos de robot son muy variados; aparte de los que tienen el aspecto de un coche de juguete, o de los drones de varios rotores, hay robots marinos, y aparatos en miniatura. John Bush (profesor del MIT) presentó hace algunos años uno que caminaba sobre el agua a modo de un zapatero. Radhika Nagpal y Michael Rubenstein, en Harvard, diseñaron el kilobot, un pequeño robot de bajo coste que se vende ahora comercialmente (la fotografía de la cabecera de esta página es un enjambre de kilobots). Yo tengo un Alphabot2-Pi, que cuesta unos 120 euros, controlado por una Raspberry Pi, con una cámara HD y varios sensores integrados (se muestra en la fotografía inferior). En esta página [+] se pueden encontrar más plataformas robóticas adecuadas para ensayar enjambres de robots. Esta es la novedad: crear un enjambre de estos robots, disponibles comercialmente, es ahora relativamente rápido y barato.

AlphaBot2 - Pi, un pequeño robot de bajo coste controlado por un nanoordenador Raspberry Pi

Desde un punto de vista fundamental, interesa comprender cuál es el procedimiento genérico para determinar cuál es el conjunto de instrucciones que comunicadas a los robots individuales permitan llevar a cabo una tarea global. La relación entre comportamiento microscópico (el del robot) y macroscópico (el del enjambre) no es nada sencilla. Si se conocen las instrucciones que rigen el comportamiento de los individuos, es posible predecir y comprender cuál será el comportamiento global del enjambre. Ahora bien, si se desea que el enjambre realice una tarea dada, no se sabe cómo traducir eso en un conjunto de instrucciones para los individuos. Al ser un problema inverso, puede incluso carecer de solución. En la práctica, se procede mediante prueba y error. Pero hay lugar para la mejora. Heiko Hamann, en "Swarm Robotics: A Formal Approach" (Springer) analiza estos conceptos.

Otro aspecto muy preocupante, y que exige una consideración detenida, es la ética. Los comportamientos y decisiones de estas máquinas, muchas veces basadas en Inteligencia Artificial, pueden tener graves consecuencias. ¿Cuál debe ser la ética que guíe sus acciones? El libro de José Ignacio Latorre ("Ética para máquinas", Ed. Planeta) plantea de modo muy punzante estas cuestiones.

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Ángel Garcimartín Montero
Ángel Garcimartín Montero

Catedrático de física (especialidad: materia condensada) en la Universidad de Navarra.

Ha llevado a cabo investigaciones (de carácter marcadamente experimental) sobre dinámica no lineal, inestabilidades, caos y sistemas físicos fuera del equilibrio; la fractura de los materiales frágiles; la transición vítrea, y los medios granulares. Actualmente se interesa en los atascos de materia activa (por ejemplo, los seres vivos).

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La materia blanda es la que se deforma fácilmente cuando se somete a esfuerzos o fluctuaciones térmicas: líquidos, coloides, materiales granulares, polímeros, espumas, algunos materiales biológicos. Pero en sentido figurado ¿no es también materia blanda la ciencia, la universidad, o incluso la sociedad?

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