La ciencia del contacto humano y por qué es tan difícil de replicar en robots Mas Cipolleti

Por Perla Maiolino, Universidad de Oxford

Los robots ahora ven el mundo con una facilidad que antes pertenecía sólo a la ciencia ficción. Pueden reconocer objetos, navegar por espacios desordenados y clasificar miles de paquetes por hora. Pero pídale a un robot que toque algo con suavidad, seguridad o significado y los límites aparecerán instantáneamente.

Como investigador de robótica suave que trabaja con piel artificial y cuerpos sensorizados, descubrí que tratar de darle a los robots un sentido del tacto nos obliga a confrontar cuán sorprendentemente sofisticado es realmente el tacto humano.

Mi trabajo comenzó con la pregunta aparentemente sencilla de cómo los robots podían sentir el mundo a través de sus cuerpos. Desarrollamos sensores táctiles, cubrimos completamente una máquina con ellos, procesamos las señales y a primera vista deberíamos obtener algo parecido al tacto.

Excepto que el contacto humano no se parece en nada a un simple mapa de presión. Nuestra piel contiene varios tipos distintos de mecanorreceptores, cada uno de ellos sintonizado con diferentes estímulos, como vibración, estiramiento o textura. Nuestra resolución espacial es notablemente fina y, fundamentalmente, el tacto está activo: presionamos, deslizamos y ajustamos constantemente, transformando la sensación cruda en percepción a través de una interacción dinámica.

Los ingenieros a veces pueden imitar una versión a escala de un dedo de esto, pero reproducirlo en un cuerpo blando completo y darle a un robot la capacidad de interpretar este rico flujo sensorial es un desafío de un orden completamente diferente.

Trabajar con piel artificial también revela rápidamente otra idea: gran parte de lo que llamamos “inteligencia” no sólo vive en el cerebro. La biología ofrece ejemplos impresionantes: el más famoso es el pulpo.

Los pulpos distribuyen la mayoría de sus neuronas a lo largo de sus extremidades. Los estudios sobre su comportamiento motor muestran que el brazo de un pulpo puede generar y adaptar patrones de movimiento localmente basándose en información sensorial, con información limitada del cerebro.

Sus cuerpos flexibles y dóciles contribuyen directamente a su forma de actuar en el mundo. Y este tipo de inteligencia distribuida y encarnada, donde el comportamiento surge de la interacción del cuerpo, el material y el entorno, tiene cada vez más influencia en la robótica.

El tacto es también el primer sentido que el ser humano desarrolla en el útero. La neurociencia del desarrollo muestra que la sensibilidad táctil surge alrededor de las ocho semanas de gestación y se extiende por todo el cuerpo durante el segundo trimestre. Mucho antes de que la visión o el oído funcionen de manera confiable, el feto explora su entorno a través del tacto. Se cree que esto ayuda a moldear la forma en que los bebés comienzan a comprender el peso, la resistencia y el apoyo: la física básica del mundo.

Esta distinción también es importante para la robótica. Durante décadas, los robots han dependido en gran medida de cámaras y lidars (un método de detección que utiliza pulsos de luz para medir distancias) evitando al mismo tiempo el contacto físico. Pero no podemos esperar que las máquinas alcancen una competencia a nivel humano en el mundo físico si rara vez la experimentan a través del tacto.

La simulación puede enseñarle a un robot un comportamiento útil, pero sin una exploración física real, corre el riesgo de simplemente implantar inteligencia en lugar de desarrollarla. Para aprender del mismo modo que los humanos, los robots necesitan cuerpos que sientan.

Una mano robótica “suave” con sensores táctiles, desarrollada por el Soft Robotics Lab de la Universidad de Oxford, manipula una manzana. Vídeo: Instituto de Robótica de Oxford.

Un enfoque que mi grupo está explorando es dar a los robots un grado de “inteligencia local” en sus cuerpos sensorizados. Los humanos se benefician de la flexibilidad de los tejidos blandos: la piel se deforma de una manera que aumenta el agarre, aumenta la fricción y filtra las señales sensoriales incluso antes de que lleguen al cerebro. Esta es una forma de inteligencia incorporada directamente en la anatomía.

La investigación en robótica blanda y computación morfológica sostiene que el cuerpo puede aliviar parte de la carga de trabajo del cerebro. Al construir robots con estructuras suaves y procesamiento de bajo nivel para que puedan ajustar el agarre o la postura basándose en retroalimentación háptica sin esperar comandos centrales, esperamos crear máquinas que interactúen de manera más segura y natural con el mundo físico.

La salud es un área donde esta capacidad puede marcar una profunda diferencia. Mi grupo desarrolló recientemente un simulador de paciente robótico para capacitar a terapeutas ocupacionales (OT). Los estudiantes a menudo practican entre sí, lo que dificulta aprender los matices de las habilidades táctiles involucradas en apoyar a alguien de manera segura. Con pacientes reales, los alumnos deben equilibrar el contacto funcional y afectivo, respetar los límites personales y reconocer signos sutiles de dolor o malestar. La investigación sobre el contacto social y afectuoso muestra cuán importantes son estas señales para el bienestar humano.

Para ayudar a los alumnos a comprender estas interacciones, nuestro simulador, conocido como Mona, produce respuestas conductuales prácticas. Por ejemplo, cuando un OT presiona un punto de dolor simulado en la piel artificial, el robot reacciona verbalmente y con un pequeño “empujón” físico del cuerpo para imitar la incomodidad.

Del mismo modo, si el estudiante intenta mover una extremidad más allá de lo que el paciente simulado puede tolerar, el robot aprieta o resiste, ofreciendo una señal realista de que el movimiento debe detenerse. Al capturar la interacción háptica a través de piel artificial, nuestro simulador proporciona información que nunca antes había estado disponible en el entrenamiento de OT.

Robots que se preocupan

En el futuro, los robots con cuerpos seguros y sensibles podrían ayudar a abordar las crecientes presiones sobre la asistencia social. A medida que la población envejece, muchas familias se ven repentinamente obligadas a criar, reubicar o mantener a miembros de la familia sin una formación formal. Los “robots de cuidado” ayudarían con esto, lo que potencialmente significaría que el miembro de la familia podría ser cuidado en casa por más tiempo.

Sorprendentemente, el progreso en el desarrollo de este tipo de robot ha sido mucho más lento de lo que sugerían las primeras expectativas, incluso en Japón, que introdujo algunos de los primeros prototipos de robots de cuidados. Uno de los ejemplos más avanzados es Airec, un robot humanoide desarrollado como parte del programa Moonshot del gobierno japonés para ayudar en tareas de enfermería y cuidado de personas mayores. Este programa multifacético, lanzado en 2019, busca “I+D ambiciosa basada en ideas audaces” para construir una “sociedad en la que los humanos puedan liberarse de las limitaciones del cuerpo, el cerebro, el espacio y el tiempo para 2050”.

El robot sanitario Airec de Japón es uno de los más avanzados en desarrollo. Vídeo de actualización global.

Sin embargo, en todo el mundo sigue siendo difícil traducir los prototipos de investigación en robots regulados. Los altos costos de desarrollo, los estrictos requisitos de seguridad y la ausencia de un mercado comercial claro han frenado el progreso. Pero aunque las barreras técnicas y regulatorias son sustanciales, se están abordando constantemente.

Los robots que pueden compartir de forma segura el espacio físico cerca de las personas necesitan sentir y modular la forma en que tocan cualquier cosa que entre en contacto con sus cuerpos. Esta sensibilidad de todo el cuerpo es lo que distinguirá a la próxima generación de robots blandos de las máquinas duras de hoy.

Todavía estamos lejos de robots capaces de realizar estas tareas íntimas de forma independiente. Pero la construcción de máquinas táctiles ya está cambiando nuestra comprensión del tacto. Cada paso hacia la inteligencia táctil robótica resalta la extraordinaria sofisticación de nuestros propios cuerpos y la profunda conexión entre la sensación, el movimiento y lo que llamamos inteligencia.

Este artículo fue encargado en conjunto con el Programa de Facultad, parte de Prototipos para la Humanidad, una iniciativa global que introduce y acelera la innovación académica para resolver desafíos sociales y ambientales. The Conversation es socio de medios de Prototipos para la Humanidad 2025.

Perla Maiolino, Profesora Asociada de Ciencias de la Ingeniería, Miembro del Instituto de Robótica de Oxford, Universidad de Oxford

Este artículo se vuelve a publicar desde The Conversation bajo una licencia Creative Commons. Lea el artículo original.