Ciencia y salud

Por José Antonio Lozano Teruel

Los biorrobots

¿Robots capaces de seguir las normas evolutivas de los seres vivos?. ¿Robots que desarrollan leyes de comportamiento sociales similares a las de ciertos animales?. Sin duda, en la literatura y cine fantásticos podemos encontrar numerosos ejemplos. Pero la cercanía de su posibilidad real la comprobamos en dos artículos independientes recién publicados en la muy seria y prestigiosa revista Nature.

La teoría de la evolución de Darwin, sin duda, supuso un antes y un después en nuestra concepción sobre la naturaleza y sobre los seres vivos. La potencialidad del fenómeno de la vida, en todos sus niveles, descansa en los principios evolutivos. Por ello, la posibilidad de lograr crear robots capaces de reproducirse, de fabricar nuevas generaciones de robots, que estén sometidos a las leyes de la selección natural, sobreviviendo en las siguientes generaciones solo los mejor adaptados evolutivamente, es un hecho científico que abre unas posibilidades hasta ahora solo reservada a las elucubraciones de las mentes más fantasiosas. Como el ejemplo de los robots evolutivos ha sido objeto de un mayor interés en los medios de comunicación, comenzaremos comentando la segunda Investigación, la relacionada con el "comportamiento social" de las poblaciones de robots.

ROBOTS-HORMIGAS. El grupo investigador dirigido por Laurent Keller, de la Universidad de Lausana, en Suiza, ha sido capaz de instruir individualmente a sus robots con reglas de comportamiento semejantes a las que nos muestran las poblaciones de hormigas. Y el resultado fue que los robots tendieron a formar grupos autónomos cooperativos que conseguían el éxito con mayor facilidad que lo hacían los robots individuales.

En su Investigación usaron unos mini robots muy sencillos que se deslizaban sobre ruedas en un recinto experimental. Contaban con un nido u "hormiguero" central y fueron programados para buscar "alimento" simulado si el nivel energético global de la colonia disminuía lo suficiente. Si encontraban el "alimento" retornaban al hormiguero, y ello hacía incrementar el nivel energético de la colonia además de que, simultáneamente, les permitía recargar sus baterías. Por tanto, el nivel energético global resultaba ser dependiente del tiempo total que cada robot individual usase para estar "en casa" o para buscar comida. Entonces, los investigadores introdujeron la variante de dotar a las "criaturas" de algunos de sus hormigueros de la capacidad de comunicarse con sus compañeros de nido, para así poder comparar los resultados obtenidos con los de los nidos en los que sus pobladores no podían comunicar entre sí.

En los casos seleccionados de "hormigueros" en los que era posible la comunicación, cuando un robot-hormiga encontraba dos fuentes de alimento próximas, una de ellas la llevaba al nido, tras lo cual retornaba y conducía a otro robot compañero al alimento restante. Por tanto, se trataba de un modelo de "reclutamiento social", similar a otros muchos que biológicamente son muy usuales en la vida animal real.

Los resultados obtenidos los podemos imaginar: las colonias de mini robots, dotados de la capacidad de comunicación y colaboración, fueron mucho más eficientes en la obtención de energía que las colonias de robots hormigas incapaces de esa comunicación

ROBOTS EVOLUTIVOS. Por su parte, Hod Lipson y Jordan Pollack, de la Universidad americana de Brandeis, en Massachusetts, han creado un sistema que puede hacer formas robóticas "vivas", adaptativas, evolutivas, sin intervención humana. Ello contrasta con el hecho de que hasta ahora, los robots diseñados por los humanos solo suelen funcionar bajo unas condiciones muy específicas y con una capacidad muy limitada para adaptarse a situaciones cambiantes. A la falta de versatilidad suele unirse también su alto costo de desarrollo.

Con un ordenador especialmente programado, Pollack y su colega Lipson, han combinado técnicas de computación evolutiva con otras de fabricación automatizada. El programa diseña simulaciones a partir de puntos y líneas y luego los "solidifica" como articulaciones y tubos, dando forma a unos pequeños robots blancos de 20 cm constituidos por tubos, impulsores, juntas, motores y circuitos. Sus "neuronas" y "músculos" artificiales son sencillos tubos, que pueden ser rígidos o bien expandirse y contraerse de forma parecida a la de los pistones. Los elementos esqueléticos, rígidos o flexibles, podían unirse entre sí mediante juntas esféricas. Las "uniones interneurales" originan sistemas de control y las "neuromusculares" dan lugar a movimientos controlados.

La máquina es capaz no solo de realizar el diseño, sino también su fabricación, aunque, respecto a ésta, por ahora, hubo necesidad de una pequeña intervención humana consistente en la inserción de los motores en las formas plásticas correspondientes. ¿Y cuál es la misión de estos robots?. Simplemente la de poder desplazarse del modo más eficaz posible sobre la superficie de una mesa.

EVOLUCIÓN. El ordenador fue programado para realizar los diseños, indicándole qué partes se podrían utilizar, las leyes físicas del ambiente en el que habrían de desplazarse sus criaturas así como que su objetivo final era el de la locomoción eficaz, todo ello con criterios evolutivos para que solo fuesen capaces de sobrevivir los diseños más eficaces.

Trabajando a gran velocidad, durante varios días, la máquina fue capaz de recorrer un proceso semejante al que podría corresponder a millones de años de evolución y desarrolló una enorme cantidad de diferentes métodos de movimiento y de diseños. Algunos de los diseños se movían deformando sus cuerpos, como las orugas y serpientes, otros se arrastraban, y otros saltaban o daban pasos usando un número variado de extremidades. Los mejores diseños sobrevivieron y pasaron sus rasgos a las generaciones futuras. Los menos eficaces terminaron su evolución con su extinción, de modo semejante a las especies biológicas que hoy conocemos solo por sus restos, como los dinosaurios. Finalmente, tras unas 600 generaciones evolutivas, con pequeños cambios en cada uno de los individuos creados, la máquina produjo tres modelos finales de robots. Estos modelos fueron construidos, también automáticamente, en plástico blanco, con una máquina que comercialmente se usaba para producir prototipos, resultando ser capaces de desplazarse muy eficazmente sobre la superficie de la mesa de experimentación.

Aunque el análisis del contenido y las consecuencias de esta Investigación puede ser muy amplio y complejo, merece destacarse como característica principal que los diseños evolutivos informáticos condujeron a modelos con simetría plana, con un lado izquierdo y otro derecho, como imágenes en el espejo entre sí, es decir, el mismo resultado que presentan los seres vivos evolucionados superiores. Recordemos que, tras la aparición de la vida en la Tierra, durante unos tres mil millones de años la evolución transcurrió muy plácidamente, hasta que al comienzo del periodo Cambriano, hace unos 535 millones de años, en "solo" 35 millones de años, tuvo lugar una inmensa explosión evolutiva que dio lugar a las formas más modernas de vida, pasando de simetrías centrales (estrella de mar, organismos unicelulares) a las simetrías de tipo plano. Ese paso evolutivo lo ha dado el ordenador de Pollack y Lipson en unos días. Se abre, pues, un campo fascinante de Investigación.