Futuro y flexibilidad: un vistazo a la robótica moderna.

Carlos Perez Vidal, profesor de Ingeniería de sistemas en la UMH: «Cultivar la transversalidad, la adaptabilidad y las habilidades blandas es clave para tener éxito en el campo de la robótica»

Carlos Perez Vidal en su despacho de la UMH de Elche, donde realiza sus investigaciones sobre robótica. Foto: Andrés Brotons

Actualmente, el mundo está dominado por la tecnología y esta avanza a pasos agigantados. En este escenario, la robótica se alza como un pilar fundamental de la innovación y también de la eficiencia. El profesor de la Universidad Miguel Hernández de Elche, Carlos Pérez Vidal, combina su extensa experiencia académica con una pasión por la innovación en el campo de la robótica y la automatización industrial. 

Desde su incorporación al Departamento de Ingeniería de Sistemas y Automática de la UMH en el año 2001, Carlos ha desarrollado una carrera distinguida tanto en educación como en investigación, donde actualmente dirige un grupo de investigación que se enfoca en la vanguardia de la robótica y la automatización industrial. Además de su labor investigadora, participa activamente en numerosos proyectos con colaboraciones externas y con diversas empresas donde realiza proyectos significativos financiados por la Comisión Europea.

¿Cómo surgió su interés en la robótica y qué le llevó a especializarse en dicho campo?

Rollin Justin. Credit: DLR (CC BY-NC-ND 3.0)

Desde pequeño siempre quise ser ingeniero, es vocacional, pero mi contacto con la robótica no fue significativo hasta mucho después. Estudié en la UPV en Valencia y, aunque tuve algunas asignaturas y prácticas en robótica, no me apasionó de inmediato. Después de unos años comencé con el doctorado, y todo cambió cuando realicé una estancia de investigación en el DLR, la agencia espacial alemana. Allí trabajé con el robot Justin, un humanoide con doble brazo, y eso me encaminó hacia la manipulación bimanual o bioinspirada en robótica, porque es parte de la ingeniería se inspira en cómo se hace biológicamente. Cómo resolver un conjunto de problemas técnicos y de ingeniería para que un conjunto de robots comparta espacio de trabajo de forma cooperativa.

¿Qué aplicaciones prácticas tienen los robots en la industria?

La robótica es muy amplia porque el tipo de robot es muy amplio. Puedes tener desde robótica móvil, como los coches autónomos, un robot antropomórfico que sea de tipo industrial que hace soldaduras, un robot de tipo pórtico que vendría a ser una grúa portuaria, pero que en realidad actúa como un pórtico en movimiento que tiene capacidad de alzar un contenedor  y desplazarlo de un sitio a otro o incluso  introducirlo dentro de un barco.  Entonces, la robótica como tal es muy diversa y tiene muchas áreas. También hay que incluir los robots quirúrgicos y aeroespaciales que cada una tiene una aplicación además de una problemática y un enfoque distinto.

Y en cuanto a dichas aplicaciones, ¿usted también añadiría la domótica que se encuentra en el interior de los hogares?

La parte de domótica es la automatización de la vivienda. Por lo tanto, el control de la iluminación, las persianas o incluso la climatización, son mecánicas orientadas al tipo de control domótico, por lo que considero que no se encaja del todo correctamente con la definición de robótica. Para mí, la robótica sería más la parte en que existiera físicamente un robot que hace determinadas tareas interaccionando con su entorno. Quizás en un futuro podría existir este robot antropomórfico en nuestras casas, que actúe como un asistente para hacer determinadas tareas del hogar. Se trataría de un robot móvil con un brazo y con capacidad de prepararte un café y llevártelo al salón o algo por el estilo. Pero creo que todavía estamos un poco lejos de este hito debido a nuestra capacidad tecnológica y por el precio de esa tecnología.

¿Qué desafíos específicos considera que se presentan al implementar robots dentro del hogar?

Los principales desafíos en el hogar son tecnológicos y económicos. Aunque hay robots de doble brazo que pueden realizar tareas como plegar ropa, estas soluciones están en fase de investigación y son costosas. Además, los robots actuales carecen de la capacidad tecnológica para interactuar de manera segura y efectiva en entornos domésticos no controlados. Técnicamente nos estamos acercando a ese tipo de robot como el que está desarrollando ahora Tesla, que presentó hace unos meses o el de Boston Dynamics, que tiene una robótica muy desarrollada: ese tipo de perro que tiene un brazo y que puede agarrar cosas, abrir puertas y desplazarse. La capacidad tecnológica aún no permite que estos robots sean accesibles ni prácticos para el uso diario en hogares comunes.

También el robot ATLAS, ¿cierto?

Cierto, este robot es muy impresionante, te puede dar hasta una voltereta si así lo configuras. Técnicamente estamos llegando a ese punto con la inteligencia artificial con el uso de ChatGPT y todo este tipo de inteligencia generativa. Ahora mismo le está dando un valor añadido a los robots. Pero claro, ese tipo de robot tiene un precio prohibitivo, que muy pocos bolsillos son capaces de costear. La universidad tiene un robot antropomórfico que no tiene patas sino unas ruedas para poder desplazarse, por lo que no podría subir escaleras y tendría serias limitaciones. 

Vista la variedad de tipologías de robots, ¿Qué tipos existen en términos de manipulación y de desplazamiento?

Existen diversas tipologías de robots, como los cartesianos, que pueda ser de cadena cinemática abierta única o que pueda tener un conjunto de cadenas cinemáticas haciendo un robot paralelo. Eso atendiendo a su topología. También puede ser antropomórfico o no, quiere decir que el robot recuerde al aspecto de un humano, como la presencia de un brazo. Dentro de esta categoría podríamos distinguir dos tipos de robots, uno que sería el industrial, que es el habitual en las fábricas de automóviles, etcétera y desde hace unos años a esta parte hay una nueva tecnología de robots colaborativos que pueden compartir espacio con humanos sin causarles daño. Esto abre un nuevo abanico de posibilidades en la industria y a nivel doméstico en el futuro, ya que permitirá que una persona pueda estar en el mismo lugar que el robot en cuestión y que además esté diseñado para no causarle ningún daño. 

¿Qué está desarrollando su grupo de investigación en la actualidad?

Parte de lo que hacemos está relacionado con robots bimanuales, se trata de un robot que tiene dos brazos y tiene que hacer alguna tarea coordinando los dos brazos de forma que ninguno colisione ni con el operador ni con el entorno. También nos enfocamos en la manipulación de objetos deformables, como textiles y cuero, utilizando visión artificial para estimar y compensar deformaciones. Básicamente nosotros nos tenemos que mover entre proyectos, hay alguien externo que lo financia, ya sea una empresa o una entidad pública y si sale adelante y nos conceden el dinero para hacer esa actividad nos ponemos en marcha. Tenemos una estrecha colaboración con la UPV y hemos hecho proyectos con patentes colaborando como por ejemplo en el sector agrario, industrial y médico.

¿Se refiere al proyecto para una producción más eficiente del azafrán? ¿Cómo se fraguó esta colaboración?

Partimos de una financiación por parte de una empresa muy grande a nivel nacional que dedica muchos recursos a hacer investigación y pruebas en el campo, invirtiendo mucha tecnología en el proceso y nos contrató para hacer desarrollos de visión artificial y automatización de procesos. El proceso de recogida del azafrán es una labor muy artesanal que requiere mano de obra poco cualificada y se quería actualizar para hacerlo más intensivo, productivo, eficiente y técnico. Al final, desarrollamos una patente de todo el diseño del invernadero con el sistema de riego, de cómo la planta es monitorizada con visión artificial y de cómo se extrae el estigma y su posterior clasificación.

En la actualidad, estamos realizando pequeñas modificaciones en el sector calzado y textil para eliminar algunos procesos rudimentarios y hacerlos más eficientes con un mayor control de calidad del producto final.

Prototipo de gripper con ventosas de vacío, diseñado para asistir en el corte de textil mediante chorro a presión. Foto: Andrés Brotons

¿Cómo ha evolucionado la visión artificial en la robótica?

La visión artificial ha revolucionado los procesos industriales desde finales de los años 90. Ahora es común en control de calidad y automatización. Tecnologías como la visión hiperespectral permiten detectar contaminantes en alimentos, lo que abre nuevas posibilidades.

¿Cuáles son las tecnologías emergentes más prometedoras en la robótica?

La robótica y la visión artificial están transformando gradualmente la industria. Comparo esto con el salto radical que ha representado ChatGPT y la inteligencia artificial generativa, que permite crear imágenes a partir de un simple prompt, algo inimaginable hace unos años. Aunque veo distante la posibilidad de tener robots antropomórficos en casa para tareas de ayuda, el avance de la inteligencia artificial generativa me hace pensar que quizás no está tan lejos y un avance significativo podría hacer que en poco tiempo esto se vuelva común y deje de parecernos extraño.

¿Qué desafíos técnicos y éticos enfrenta la robótica hoy en día?

Un desafío ético clave es el dilema del tranvía en la conducción autónoma, donde las decisiones morales serán cruciales. En la robótica colaborativa, las normativas europeas ya establecen parámetros para evitar daños, pero la conducción autónoma en espacios abiertos plantea dilemas más complejos que requieren una revisión por parte de las autoridades competentes.

¿Cómo ve el futuro de la robótica en la industria y la sociedad de aquí a 10 o 15 años?

La integración de IA en todas las industrias es previsible y progresiva. Sin embargo, algo realmente disruptivo podría ser la popularización de robots avanzados como el ATLAS de Boston Dynamics. La sociedad debe adaptarse a estos cambios, que pueden resultar traumáticos para algunos, pero sin duda beneficiosos para la sociedad.

¿Qué habilidades deben desarrollar los estudiantes para alcanzar el éxito en robótica?

En el mundo de la ingeniería hay que abrirse a cultivar la transversalidad, la adaptabilidad, las habilidades blandas y tener una sólida capacidad investigadora. Estas cualidades son la clave para tener éxito en el campo de la robótica. Considero que son un conjunto de habilidades especiales y recursos mentales que permitirá al alumnado desarrollarse en el futuro. También la capacidad de negociación y la capacidad de comunicación son recursos que sumados todos ellos te permiten solucionar los problemas y desafíos que presenta este campo.

“Es fácil emocionarse demasiado con la Inteligencia Artificial y crear unas expectativas que no podremos cumplir”

Josep Puyol-Gruart es investigador titular del Instituto de Investigación en Inteligencia Artificial dentro del Centro Superior de Investigaciones Científicas (IIIA-CSIC) y presidente de la Asociación Catalana para la Inteligencia Artificial (ACIA). Este experto repasa el camino de la Inteligencia Artificial (IA) hasta su actual Edad de Oro, avisa sobre algunas exageraciones y ahonda en su desarrollo y en los retos que plantea su uso en el día a día.

Josep Puyol-Gruart, experto en Inteligencia Artificial / Foto cedida

La definición más general de la Inteligencia Artificial es que trata de reproducir artificialmente los comportamientos que consideramos inteligentes, como percibir, razonar, aprender, tomar decisiones o resolver problemas. Su evolución en los últimos años ha hecho que la IA esté cada vez más presente en nuestro día a día. Cuando sacamos una foto con nuestro móvil, estabiliza la imagen y reconoce nuestras caras o mejora la calidad de la toma. Cuando navegamos en una red social, nos recomienda noticias en función de nuestra ideología, nos sugiere contactos o nos muestra publicidad relacionada con nuestros intereses. La IA controla los movimientos y la intensidad de limpieza de algunos robots aspiradores. Es capaz de entender nuestra voz y responder cuando preguntamos a un asistente digital. También la encontramos en los sistemas informáticos de nuestro banco o de nuestra aseguradora analizando nuestro perfil de riesgo, cuánto dinero puede prestarnos o qué productos financieros son más adecuados.

Están ustedes en las portadas, debe de ser bonito

Es agradable que ahora se preste tanta atención a la Inteligencia Artificial, pero si observamos su historia ya ha pasado antes por lo que llamamos los inviernos de la IA. Es fácil emocionarse demasiado y crear unas expectativas que no podremos cumplir. Esto es lo que llevó en el pasado a estos inviernos y algunos piensan que ya nos acercamos al siguiente.

Usted se unió al grupo de IA del Centro de Estudios Avanzados de Blanes, germen del actual IIIA-CSIC, a mediados de los años ochenta. ¿A que se dedicaban entonces?

En aquella etapa se investigaba en campos fundamentales como el desarrollo de lógicas complejas. La informática utilizaba básicamente la lógica binaria, de sí o no. Cuando un programa tomaba una decisión había solamente estas dos opciones. Para abordar algunos problemas esto no funciona bien. Por ejemplo, trabajábamos en el campo de la medicina y para analizar la fiebre de un enfermo es insuficiente saber si un enfermo tiene o no fiebre. Necesitábamos trabajar con graduaciones. No es lo mismo tener poca, que bastante o que mucha fiebre. Las acciones a tomar son distintas. En esos casos, trabajar con una lógica limitada a sí o no puede hacer que una circunstancia muy pequeña, como una fiebre muy baja, desencadene una acción muy fuerte solo recomendada para fiebres altas. De ahí surgieron soluciones como las lógicas difusas, técnicas matemáticas que nos ayudan a tratar estos problemas. A día de hoy, esto puede parecer algo muy básico, pero en aquel momento no existía y fue muy importante.

La IA tiene más de sesenta años, debe de haber encontrado dificultades

Entre otros proyectos, en los inicios se invirtió mucho en los traductores automáticos de ruso a inglés y fue un fracaso. Años después este campo ha evolucionado mucho y ahora funciona bastante bien pero elementos lingüísticos como el sentido del humor, las metáforas o el contexto siguen siendo muy complicados de tratar. Aunque nos gusta atribuir actitudes humanas a las máquinas, en realidad estas no piensan, no entienden nada.

“Nos gusta atribuir actitudes humanas a las máquinas pero en realidad estas no piensan, no entienden nada”

¿Qué es lo que ha llevado a la IA a esta fase de esplendor?

En algunos casos, como las redes neuronales, la base científica se creó hace muchos años pero no existían las máquinas para desarrollarla. El gran aumento en la potencia de cálculo de los dispositivos y la inmensa cantidad de datos generados por los usuarios en internet o almacenados por las empresas es lo que ha hecho resurgir la Inteligencia Artificial.

Una de las barreras para acercarnos a esta especialidad es comprender en qué consiste, ¿podría explicarlo?

Es muy difícil definir la Inteligencia Artificial porque es muy difícil definir la Inteligencia, todas las definiciones son muy vagas y han ido cambiando con el tiempo. Hoy consideramos que la autonomía y la adaptación son características fundamentales de las máquinas basadas en IA. Es decir, un programa no debe depender de un elemento externo para funcionar, debe adaptarse, aprender de las experiencias. Un teléfono móvil, por ejemplo, no puede dejar de funcionar al perder acceso a una red inalámbrica. Debe disponer de alternativas, buscar otra red disponible, poner en espera y retomar más tarde aquellas tareas que  necesiten acceso a la red o preguntar al usuario, pero en ningún caso bloquearse. Otro aspecto muy actual es que un dispositivo de IA debe estar situado en su entorno. Los humanos estamos situados e interactuamos con nuestro entorno y los programas también deben percibir aspectos del mundo físico o virtual con el que se relaciona para poder reaccionar adecuadamente ante estímulos o cambios en su estado.

Como, por ejemplo, los robots

Así es, los robots son un buen ejemplo. Presentan de manera muy visible muchas de las características y técnicas de la IA. Intentan ser autónomos, aprender, utilizan sensores y pueden tener visión de su entorno para moverse adecuadamente, escuchar y tener lenguaje para comunicarse, etc…

Precisamente los robots se identifican con la idea de que el objetivo de la IA es imitar al hombre para reemplazarlo

Se trata de ayudar a las personas en tareas en las que una máquina puede ser útil. Se han hecho proyectos de enjambres de robots que podrían entrar a buscar heridos en una situación catastrófica donde es posible que un bombero no pueda entrar o el riesgo sea muy alto. A veces la IA es parte de un sistema más complejo, en medicina para diagnóstico o en robots para guiado de operaciones, por ejemplo. Son sistemas de ayuda que necesitan ser controlados por un humano, porque sustituirlo es demasiado complicado y desde un punto de vista ético no se puede dejar el control a una máquina. En algunas tareas sería deseable que las máquinas nos sustituyan pero si la gente que las realiza pierde su medio de vida, será un problema puramente social que debe ser abordado por la política.

¿Cómo se hace la Inteligencia Artificial? ¿A qué se dedican ustedes?

Es muy amplio y hay muchos trabajos distintos. Por un lado algunos investigadores hacen una investigación fundamental, muy matemática, con teoremas, algoritmos o definiendo nuevas lógicas que nos ayudan a abordar problemas cada vez más complejos y de maneras más eficientes. En muchos casos es un trabajo a largo plazo y con gran incertidumbre. Por otro lado, está la aplicación de los algoritmos y las técnicas de la IA a problemas concretos, que requiere un conocimiento experto de esta tecnología pero también entender el campo de aplicación. Esto exige un trabajo conjunto con especialistas de otras disciplinas, médicos, ingenieros, filósofos, astrofísicos o psicólogos.

¿Podría explicarnos cómo es esa colaboración?

Por ejemplo, la Inteligencia Emocional Artificial funciona con una base de emociones. Se puede utilizar en un programa que identifique las distintas emociones positivas o negativas sobre un tema analizando el lenguaje natural de usuarios en una red social. También se pueden programar respuestas asociadas a una determinada emoción. Para ello es necesario colaborar con psicólogos. Son ellos los que conocen y entienden las emociones.

Para imitar la inteligencia deben ustedes analizarla primero

Se valora poco, pero la investigación en IA nos obliga a pensar y entender nuestra propia inteligencia, es muy interesante.

“La investigación de la Inteligencia Artificial nos obliga a pensar y entender nuestra propia inteligencia”

Algunas de las líneas de trabajo de la Inteligencia Artificial como la Inteligencia de Enjambre parece relacionada con animales

Desde el punto de vista de una entidad, un humano es muy complejo y tratamos de emular esa inteligencia. Otras especies, como las abejas o las hormigas, son mucho más simples a nivel individual pero tienen un comportamiento social muy complejo. Los biólogos habían estudiado mucho estas conductas. El investigador de IA Marco Dorigo en los años noventa ya comenzó a buscar aplicaciones tomando el comportamiento de las colonias de hormigas cuando buscan alimentos. Cuando salen a por comida, las hormigas se distribuyen aleatoriamente en todas direcciones y dejan un rastro de feromonas que otras hormigas tienden a seguir. Aquellas hormigas que encuentran comida más cerca vuelven antes y por tanto aumenta el rastro de feromonas de ese camino que es seguido por más hormigas que lo reforzarán aún más. Poco después, todas las hormigas estarán siguiendo el camino más corto hacia la comida. Es un mecanismo de inteligencia social que poco tiene que ver con la inteligencia individual pero que ha sido imitado para crear técnicas que se utilizan, por ejemplo, en redes de telecomunicaciones y que se siguen mejorando.

Los aspectos éticos de la IA están siendo discutidos al más alto nivel en organizaciones como la Comisión Europea o la UNESCO, ¿son tan importantes?

Es un tema imprescindible porque la IA ha entrado en nuestra vida y es necesario establecer principios que no tienen que ver con la ciencia ni con la tecnología, son cuestiones a regular políticamente. En el caso del coche autónomo, por ejemplo, puede ser la mayor limitación para su aplicación real. Hay que establecer la cadena de responsabilidad, ¿quién es responsable en caso de accidente?, ¿el propietario?, ¿el fabricante?, ¿los ingenieros?. Un fabricante ¿tiene  derecho moral para hacer que un coche proteja siempre a su propietario?,  ¿incluso si para ello es necesario atropellar a un grupo de niños?, ¿se debe permitir?.

Los sesgos por sexo, raza, edad, etc. en algoritmos empleados por empresas o instituciones para recomendarnos productos, seleccionar candidatos a empleos o responder preguntas, entre otras muchas cuestiones, también son un reto ético, ¿son inevitables?

Por un lado una máquina de IA aprende de ejemplos, de muchos casos reales que tienen esos sesgos y por tanto presentará los mismos problemas. Es como llevar a un niño con malas compañías, aprende a ser malo. El gran problema es la falta de transparencia. Todos estos algoritmos, como el deep learning son una caja negra. Cuando aprenden, elaboran un modelo matemático implícito donde los humanos intervienen muy poco o nada. Por ejemplo, un algoritmo de IA para evaluar a clientes de un banco que solicitan un crédito puede dar una respuesta sobre si un cliente es más o menos apto pero no puede decirnos por qué, si es por sus ingresos, hábitos de compra, edad, sexo o qué combinación de todos esos factores. Existe toda una línea de investigación para hacer estos algoritmos explicables y que las personas podamos entender por qué han tomado una decisión.

”Un algoritmo puede dar una respuesta sobre si un cliente es más o menos apto para un crédito pero no puede decirnos por qué”

Usted co-dirige la Unidad de Desarrollo tecnológico en Inteligencia Artificial (UDT-IA) que tiene por objetivo la transferencia de conocimiento del IIIA-CSIC a la sociedad, ¿como realizan esta transferencia?

Hablando con mucha gente. Realizamos jornadas tecnológicas, analizamos sus problemas y proponemos soluciones. Hay un equipo de ingenieros con un perfil mixto entre el ámbito más científico y el empresarial.  Ellos son capaces de entender las necesidades reales y cómo estas tecnologías pueden ayudarles. Por otro lado, han surgido del IIIA varias empresas spin-off que aplican la IA en áreas como las recomendaciones en el sector financiero y el de los asistentes digitales que interaccionan con clientes o empleados.

¿Cómo ve el futuro de la Inteligencia Artificial?

En los últimos años se ha progresado muchísimo, quizás no tanto como algunos dicen, pero aún así el potencial es enorme. Es muy transversal, se puede utilizar para muchas cosas distintas, visión por computador que identifica objetos, dictado automático que reconoce la voz, análisis de diferentes tipos de datos, etc. Las empresas se están dando cuenta y muestran mucho interés en absorberla para sus producciones.

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