- Un equipo de investigadores de la Universidad de Glasgow desarrolló una piel artificial capaz de percibir estímulos a gran velocidad.
- Con ella, consiguieron que una mano robótica reaccione apartándose tras "percibir" dolor.
- El hallazgo abre nuevas vías para la robótica y para la creación de prótesis.
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En prácticamente toda obra de ciencia ficción las máquinas tienen una ventaja decisiva sobre los humanos: no sienten dolor; sin embargo, los últimos avances en una nueva piel artificial podría hacer que la pierdan.
En un video publicado por un equipo de ingenieros de la Universidad de Glasgow, Escocia, se puede ver a una máquina «sentir» dolor; o, al menos, procesar algo similar.
Revestida con una piel artificial conectada a pequeños transmisores que imitan nervios humanos, el video muestra cómo una mano robótica primero recibe en la palma la presión de un instrumento metálico punzante. Acto seguido, cuando el investigador quiere repetir la acción, la mano robótica se aparta.
Si bien esto no parecería gran cosa, los investigadores involucrados en el proyecto hablan ya de la posibilidad de desarrollar una nueva generación de robots inteligentes con una sensibilidad dérmica parecida a los humanos.
Enseñando a los robots a sentir dolor
Este es resultado de una investigación (cuyos avances se publicaron en la revista Science Robotics) financiada por el Consejo de Investigación en Ingeniería y Ciencias Físicas, una institución británica que proporciona fondos para avanzar en ramas como la ingeniería o las ciencias físicas (EPSRC, por sus siglas en inglés).
El desarrollo de esta piel artificial es el último avance en materia de superficies impresas flexibles y estirables del Grupo de Tecnologías de Sensores y Electrónica Plegable (BEST) de la Universidad de Glasgow, dirigido por el profesor Ravinder Dahiya.
Los científicos desarrollaron esta tecnología con un nuevo tipo de sistema de procesamiento basado en «transistores sinápticos». Estos imitan las vías neuronales que usa el cerebro para aprender, lo que explica que la mano robótica con la piel artificial no quiera recibir un segundo pinchazo.
«Todos aprendemos desde muy pronto a responder adecuadamente a estímulos inesperados, como el dolor, para evitar que nos volvamos a hacer daño», explicó Dahiya en un comunicado.
«Por supuesto, el desarrollo de esta nueva forma de piel electrónica no implica realmente infligir dolor tal y como lo conocemos; es simplemente una forma abreviada de explicar el proceso de aprendizaje a partir de estímulos externos», puntualiza.
«Creemos que esto es un verdadero paso adelante en nuestro trabajo para crear una piel electrónica impresa neuromórfica a gran escala capaz de responder adecuadamente a los estímulos», agrega el experto.
El resultado de décadas de investigación en pieles artificiales sensibles al tacto
Hasta ahora, uno de los métodos más utilizados para desarrollar este tipo de tecnología consistía en distribuir una serie de sensores de contacto por la superficie de la piel artificial para que esta pudiera detectar cuándo contactaba con un objeto.
Los datos de los sensores se enviaban a un ordenador donde eran procesados e interpretados; sin embargo, este tipo de sistemas suelen tener un problema: una gran cantidad de sensores produce muchísima información, esto dificulta que esta pueda ser procesada a la velocidad adecuada.
¿Imaginan a un robot reaccionando un par de minutos tarde al dolor que produce, por ejemplo, que una bala atravesando la piel? Pues esto es lo que ocurría con la tecnología actual.
La nueva piel artificial del equipo de Glasgow, sin embargo, se inspira en la forma en que el sistema nervioso periférico humano interpreta las señales para eliminar esta latencia y consumo de energía.
En cuanto la piel humana recibe una entrada, explican los expertos, el sistema nervioso periférico comienza a procesarla en el punto de contacto, reduciéndola a solo la información vital antes de enviarla al cerebro.
Esa reducción de los datos sensoriales permite un uso eficiente de los canales de comunicación necesarios para enviar los datos al cerebro, que puede responder casi de inmediato al estímulo.
Esta piel artificial abre nuevas soluciones para crear prótesis con sensibilidad
Interiorizado que la clave no estaba en mandar los datos a un gran ordenador central, sino en analizar los datos casi en el lugar en el que se recogen, para su piel electrónica los investigadores imprimieron una retícula de 168 transistores sinápticos hechos con nanocables de óxido de zinc directamente sobre la superficie de un plástico flexible.
A continuación, conectaron el transistor sináptico con el sensor cutáneo presente en la palma de una mano robótica totalmente articulada.
Así, cuando se toca el sensor, este registra un cambio en su resistencia eléctrica: un pequeño cambio corresponde a un toque ligero, y uno más fuerte crea un cambio mayor en la resistencia.
A partir de ahí, el equipo utiliza la salida variable de ese pico de voltaje para «enseñar» a la piel las respuestas adecuadas al dolor simulado; es decir, cuándo debe apartarse y cuándo no.
Para ello, estableció un umbral de tensión de entrada para provocar una reacción (lo que los humanos percibimos como cierto umbral del dolor). Gracias a esto, el equipo pudo conseguir que la mano robótica retroceda ante una fuerte presión de un objeto punzante.
Fengyuan Liu, miembro del grupo BEST y coautor del artículo, se muestra esperanzado ante las posibilidades de esta tecnología.
«En el futuro, esta investigación podría ser la base de una piel electrónica más avanzada que permita a los robots explorar e interactuar con el mundo de nuevas maneras o construir prótesis capaces de alcanzar niveles de sensibilidad táctil casi humanos».
