Los 10 grandes retos que enfrentará la robótica en la próxima década
La investigación en robótica ha tenido grandes avances en los últimos años, pero aún existen muchos obstáculos para que las máquinas se conviertan en una presencia omnipresente en nuestras vidas. La revista Science Robotics ha identificado 10 grandes desafíos que el campo tendrá que enfrentar para hacer eso realidad.
Los editores realizaron una encuesta en línea sobre desafíos no resueltos en robótica y reunieron un panel de expertos en robótica para seleccionar los 30 temas más importantes, que luego se agruparon en 10 grandes desafíos que podrían tener un gran impacto en los próximos 5 a 10 años. Esto es lo que se les ocurrió.
- Nuevos materiales y esquemas de fabricación
Los robots están comenzando a moverse más allá de los motores, engranajes y sensores experimentando con cosas como músculos artificiales, robótica blanda y nuevos métodos de fabricación que combinan múltiples funciones en un solo material. Pero la mayoría de estos avances han sido demostraciones «únicas», que no son fáciles de combinar.
Los materiales multifuncionales que combinan cosas como detección, movimiento, recolección de energía o almacenamiento de energía podrían permitir diseños de robots más eficientes. Pero la combinación de estas diversas propiedades en una sola máquina requerirá nuevos enfoques que combinen técnicas de fabricación a gran escala y micro escala. Otra dirección prometedora son los materiales que pueden cambiar con el tiempo para adaptarse o sanar, pero esto requiere mucha más investigación.
- Robots Bioinspirados y Bio-Híbridos
La naturaleza ya ha resuelto muchos de los problemas que los roboticistas están tratando de abordar, por lo que muchos recurren a la biología en busca de inspiración o incluso incorporan sistemas vivos en sus robots. Pero todavía hay importantes cuellos de botella en la reproducción del rendimiento mecánico de los músculos y la capacidad de los sistemas biológicos para alimentarse.
Ha habido un gran progreso en los músculos artificiales, pero es necesario mejorar su robustez, eficiencia y densidad de energía y potencia. Incrustar células vivas en robots puede superar los desafíos de alimentar a los robots pequeños, así como explotar características biológicas como la autocuración y la detección integrada, aunque la forma de integrar estos componentes sigue siendo un gran desafío. Y mientras un creciente «robot-zoológico» está ayudando a desentrañar los secretos de la naturaleza, se necesita hacer más trabajo sobre cómo los animales hacen la transición entre capacidades como volar y nadar para construir plataformas multimodales.
- Poder y Energía
El almacenamiento de energía es un importante cuello de botella para la robótica móvil. El aumento de la demanda de drones, vehículos eléctricos y energía renovable está impulsando el progreso en la tecnología de la batería, pero los desafíos fundamentales han permanecido prácticamente sin cambios durante años.
Esto significa que, paralelamente al desarrollo de la batería, deben realizarse esfuerzos para minimizar la utilización de energía de los robots y darles acceso a nuevas fuentes de energía. Permitirles cosechar energía de su entorno y transmitirles energía de forma inalámbrica son dos enfoques prometedores dignos de investigación.
- Enjambres de robots
Los enjambres de robots simples que se ensamblan en diferentes configuraciones para abordar diversas tareas pueden ser una alternativa más económica y flexible a los robots grandes y específicos de tareas. Un hardware más pequeño, más económico y más potente que permite a los robots simples detectar su entorno y comunicarse se combina con “inteligencia artificial” que puede modelar el tipo de comportamiento que se observa en las bandadas de la naturaleza.
Pero es necesario que haya más trabajo sobre las formas más eficientes de control a diferentes escalas: los enjambres pequeños se pueden controlar centralmente, pero los más grandes deben ser más descentralizados. También necesitan ser robustos y adaptables a las cambiantes condiciones del mundo real y resistentes a daños deliberados o accidentales. También es necesario que haya más trabajo en enjambres de robots no homogéneos con capacidades complementarias.
- Navegación y exploración
Un caso de uso clave para los robots es explorar lugares a los que los humanos no pueden acceder, como el mar profundo, el espacio o las zonas de desastre. Eso significa que necesitan convertirse en expertos en la exploración y navegación de entornos no asignados, a menudo altamente desordenados y hostiles.
Los principales desafíos incluyen la creación de sistemas que puedan adaptarse, aprender y recuperarse de las fallas de navegación y puedan realizar y reconocer nuevos descubrimientos. Esto requerirá altos niveles de autonomía que permitan a los robots monitorear y reconfigurarse a sí mismos mientras se puede construir una imagen del mundo a partir de múltiples fuentes de datos de variada confiabilidad y precisión.
- “Inteligencia artificial” para robótica
El aprendizaje profundo ha revolucionado la capacidad de las máquinas para reconocer patrones, pero eso se debe combinar con el razonamiento basado en modelos para crear robots adaptables que puedan aprender sobre la marcha.
La clave para esto será crear una inteligencia artificial que sea consciente de sus propias limitaciones y pueda aprender a aprender cosas nuevas. También será importante crear sistemas que puedan aprender rápidamente a partir de datos limitados en lugar de los millones de ejemplos utilizados en el aprendizaje profundo. Más avances en nuestra comprensión de la inteligencia humana serán esenciales para resolver estos problemas.
- Interfaces cerebro-computadora
Las interfaces cerebro-computadora permitirán un control sin interrupciones de las prótesis robóticas avanzadas, pero también podrían ser una forma más rápida y natural de comunicar instrucciones a los robots o simplemente ayudarlos a comprender los estados mentales humanos.
Sin embargo, la mayoría de los enfoques actuales para medir la actividad cerebral son caros y engorrosos, por lo que trabajar en dispositivos compactos, de baja potencia e inalámbricos será importante. También tienden a involucrar entrenamiento extendido, calibración y adaptación debido a la naturaleza imprecisa de leer la actividad cerebral. Y aún está por verse si superará a las técnicas más simples como el seguimiento ocular o la lectura de señales musculares.
- Interacción social
Si los robots van a entrar en entornos humanos, tendrán que aprender a tratar con los humanos. Pero esto será difícil, ya que tenemos muy pocos modelos concretos del comportamiento humano y somos propensos a subestimar la complejidad de lo que nos resulta natural.
Los robots sociales necesitarán poder percibir señales sociales mínimas como la expresión facial o la entonación, comprender el contexto cultural y social en el que operan y modelar los estados mentales de las personas con las que interactúan para adaptar su trato con ellos, tanto en el corto como en el corto plazo y a medida que desarrollan relaciones de larga data con ellos.
- Robótica médica
La medicina es una de las áreas donde los robots podrían tener un impacto significativo en el futuro cercano. Los dispositivos que aumentan las capacidades de un cirujano ya están en uso regular, pero el desafío será aumentar la autonomía de estos sistemas en un entorno de alto riesgo.
Los asistentes de robots autónomos deberán ser capaces de reconocer la anatomía humana en una variedad de contextos y ser capaces de utilizar la conciencia situacional y los comandos hablados para comprender lo que se requiere de ellos. En la cirugía, los robots autónomos pueden realizar los pasos de rutina de un procedimiento, dando paso al cirujano para detalles más complicados específicos del paciente.
Los micro robots que operan dentro del cuerpo humano también son prometedores, pero aún existen muchos obstáculos para su adopción, incluidos sistemas de entrega efectivos, métodos de control y seguimiento y, lo que es más importante, encontrar terapias donde mejoren los enfoques actuales.
- Ética y seguridad del robot
A medida que se superan los desafíos anteriores y los robots se integran cada vez más en nuestras vidas, este progreso creará nuevos acertijos éticos. Lo más importante es que podemos volvernos demasiado dependientes de los robots.
Eso podría llevar a los humanos a perder ciertas habilidades y capacidades, lo que nos incapacita para tomar las riendas en el caso de fallas. Podemos terminar delegando tareas que deberían, por razones éticas, tener cierta supervisión humana, y permitir que esta supervisión pase a responsabilizarse de los sistemas autónomos en caso de falla. También podría reducir la autodeterminación, ya que los comportamientos humanos cambian para adaptarse a las rutinas y restricciones requeridas para que los robots y la inteligencia artificial funcionen de manera efectiva.
Edd Gent
I am a freelance science and technology writer based in Bangalore, India. My main areas of interest are engineering, computing and biology, with a particular focus on the intersections between the three.
https://singularityhub.com/2018/02/06/the-10-grand-challenges-facing-robotics-in-the-next-decade/
