Antes del robot, el autómata

Anuncio de los autómatas o "sueños mecánicos"
de Vaucanson
(D.P. vía Wikimedia Commons)

El persistente sueño de crear seres que imiten la vida sin estar vivos.

Máquinas que pudieran ser esclavos o guerreros sin miedo, sirvientes o amigos, que cantaran previsiblemente en los árboles como las aves o que se desplazaran silenciosas y líquidas como felinos. Los autómatas han tenido mejor suerte en la ficción que en la realidad, desde Talos, el gigante de bronce forjado por Hefestos para proteger Creta (y vencido por Medea) hasta los robots de la literatura inventados por el checo Karel Capek y perfeccionados por Isaac Asimov o los del cine, como los memorables y aterradores robots de la serie “Terminator” o David, el entrañable niño de “Inteligencia Artificial”.

Los logros del mundo de los autómatas se ha visto amplificada con frecuencia por el mito, y por el entusiasmo de quienes querían ver más de lo que probablemente había en las exhibiciones del pasado. Así tenemos el legendario trono con animales mecánicos del rey Salomón en la tradición hebrea, mientra que entre los antiguos chinos, las crónicas hablan de orquestas mecánicas y animales asombrosos, incluso aves de madera capaces de volar desde el siglo III antes de la Era Común hasta el siglo VI d.E.C., cuando se publicó el “Libro de las excelencias hidráulicas”.

La historia constatable de los autómatas comienza con Arquitas de Tarento, filósofo griego del grupo de los pitagóricos, que en el año 400 a.N.E. construyó un ave de madera movida por vapor, mientras que Herón de Alejandría, creador del primer motor de vapor, la eolípila, describió otras aves autómatas 250 años después.

El vapor como fuente de energía para los autómatas cayó en el olvido hasta el siglo XVIII, de modo que los inventores tuvieron que accionar sus aparatos con la energía del viento o la hidráulica. Ésta última fue la fuente de energía, junto con el desarrollo de la leva y el árbol de levas, que utilizó Al-Jazarí para construir pavorreales que se movían y autómatas humanoides que servían bebidas o ayudaban a lavarse las manos. Su mayor logro fue una orquesta hidráulica de cuatro integrantes en una pequeña embarcación que amenizaban las fiestas desde el lago. Los logros mecánicos de Al-Jazarí, que iban mucho más allá de sus entretenidos autómatas, están descritos en el “Libro del conocimiento de dispositivos mecánicos ingeniosos” de 1206, que posiblemente fue una de las influencias sobre la visión mecánica de Leonardo Da Vinci.

En el siglo XV surgió en Europa el mecanismo de cuerda, un muelle espiral que almacena energía al apretarse con una perilla y que que después libera controladamente la energía. El sistema, creado primero para el diseño de cerrojos fue pronto utilizado en relojes y en autómatas. Fue el alemán Karel Grod el primer creador de autómatas de cuerda asombrosos en su momento que en el siglo XX eran simples juguetes relativamente baratos. Leonardo Da Vinci, en su menos conocida labor como escenógrafo y responsable de lo que hoy llamaríamos “efectos especiales” hizo en 1509 un león de cuerda para recibir a Luis XII en su visita a Italia.

Los autómatas de cuerda se volvieron parte esencial del entretenimiento de los poderosos y llegaron a un detalle exquisito utilizando únicamente engranes, levas y máquinas simples. Su época de oro fue sin duda el siglo XVIII.

Jacques de Vaucanson creó dos famosos autómatas: un flautista tamaño natural capaz de tocar doce canciones con flauta y tamboril que presentó en 1738 y, un año después, un pato capaz de digerir alimentos… al menos en apariencia. El pato mecánico parecía comer granos, digerirlos y después deshacerse de las heces por detrás. En realidad, el grano se almacenaba dentro del pato y los supuestos desechos prefabricados salían de otro depósito. Pero Vaucanson soñaba que algún día habría un autómata capaz de digerir. Uno de los más impresionados por el ave fue ni más ni menos que Voltaire.

Lo que sí hizo Vaucanson en sus últimos años como encargado de mejorar los procesos de la seda fue intentar automatizar los procesos de hilado y tejido, algo que conseguiría su continuador Joseph Marie Jacquard, creador del telar mecánico.

El ejemplo más acabado de autómatas de cuerda lo dieron Jean-Pierre Droz y su hijo Henri-Louis, que hacían autómatas para anunciar su “verdadera empresa” como relojeros a fines del siglo XVIII. Henri-Louis creó probablemente el más complejo, “El dibujante”, autómata capaz de dibujar retratos complejos y que aún puede verse en el “Museo de arte e historia” de Neuchatel, en Suiza, acompañado de “El escritor” creado por su padre y de “La organista” de Jean-Frédéric Leschot.

A fines del siglo XVIII fue famoso “El Turco”, un autómata jugador de ajedrez creado por Wolfgang Von Kempelen para impresionar a la emperatriz austríaca María Teresa. El autómata recorrió Europa y Estados Unidos jugando contra humanos y venciéndolos las más de las veces. Sin embargo, era un elaborado fraude, pues debajo de la mesa de ajedrez se acomodaba un jugador humano que movía la mano del autómata, como se demostró en varias ocasiones.

El primer verdadero autómata capaz de jugar al ajedrez fue “El ajedrecista”, creado por el prolífico y genial inventor cántabro Leonardo Torres y Quevedo, que presentó en París en 1914. Este artilugio es actualmente considerado el primer juego informatizado de la historia y el ancestro directo de Deep Blue, el ordenador que venció por primera vez a un campeón mundial humano, Garry Kasparov en 1997.

Aunque Deep Blue no era un autómata. A falta de miembros propios, usaba a seres humanos para hacer físicamente las jugadas en el tablero.

Para el siglo XIX, los autómatas habían pasado de maravillas del asombro a una industria que estaba a la mitad entre la juguetería y el lujo: cabezas parlantes, autómatas que fingían predecir el futuro y animales varios, muchos de los cuales aún podemos ver en lugares como el museo de art nouveau y art decó Casa Lis, en Salamanca o en “La casa de la magia”, del legendario mago Robert Houdin, en Blois, departamento de Loire, en Francia.

Y aunque en el siglo XX y XXI siguen haciéndose autómatas, la aparición de la electricidad abrió otro espacio amplísimo, el de los robots, que pese a sus limitaciones hacen que los autómatas del pasado parezcan tan torpes que podemos olvidar que fueron, cada uno en su momento, un avance asombroso.

Autómatas y prótesis Muchos avances de la robótica no se expresan aún como lo prometían los dibujos animados y la ciencia ficción. Sin embargo, tienen cada vez más aplicaciones en la prostética, con miembros capaces de responder a los impulsos nerviosos de sus dueños. La mano robótica más avanzada a la fecha fue creada por el equipo Mercedes de Fórmula 1 y la empresa Touch Bionics para un joven aficionado a las carreras de 14 años y puede mover cada dedo independientemente.

Exoesqueleto: un cuerpo mecánicamente optimizado

Un segundo cuerpo que nos permita ser más fuertes, más ágiles, más resistentes está dejando de ser una simple especulación: los robots vestibles o exoesqueletos ya están en la calle.

Miembros de apoyo cibernéticos
de Cyberdyne Studio
(Foto CC Yuichiro C. Katsumoto
via Wikimedia Commons)

Una de las imágenes perdurables del cine de ciencia ficción es sin duda parte de la película Alien, cuando, al final, la teniente Ripley, interpretada por Sigourney Weaver, lucha contra el monstruo extraterrestre tripulando, o llevando puesta, una máquina utilizada para la carga y descarga de equipo, cuyos movimientos se ajustan a los del tripulante y que se conoce como “exoesqueleto” por ser duro y externo, sin contar con que está accionado por una potencia externa al usuario.

La idea de la máquina es sencilla: un aparato que reproduzca las articulaciones humanas, movido ya sea por medios hidráulicos, neumáticos o mecánicos para aumentar tremendamente la fuerza de quien lo lleva o tripula. El aparato tiene la ventaja adicional de que se controla directamente, el movimiento o los impulsos nerviosos son detectados por la máquina y reproducido de modo ampliado, como si fuera un pantógrafo para el cuerpo.

La idea de un exoesqueleto accionado mecánicamente, también llamado “traje robot”, nace, como tantos otros conceptos del siglo XX y XXI, en la ciencia ficción. El escritor estadounidense de aventuras espaciales (género también conocido como “ópera espacial”) Edward Elmer Smith introdujo el primero de estos dispositivos en una novela de su larga serie Lensman en 1937, en la forma de una armadura de combate motorizada.

El control fino de un exoesqueleto y sus posibilidades técnicas fueron examinados con todo detalle por el galardonado autor de ciencia ficción Robert Heinlein en dos novelas. En su clásico militarista Starship Troopers analiza las tácticas que implicaría el combate utilizando exoesqueletos. Esta novela fue, además, la que popularizó ampliamente la idea del exoesqueleto. Por otro lado, en su novela corta Waldo, Heinlein lleva al extremo la idea del pantógrafo del movimiento humano mediante los aparatos llamados, precisamente, “waldos”, que podían amplificar los movimientos de brazos y manos para manipular grandes cargas, como brazos robóticos controlados a distancia o, como se diría más adelante, por telepresencia, pero también podían reducirlos para permitir la manipulación de objetos extremadamente pequeños, por ejemplo, simplificando enormemente la realización de complejas microcirugías que implicaran la sutura de vasos sanguíneos, nervios y tendones.

La ciencia ficción, así, en sucesivas novelas y cuentos, dio a los exoesqueletos imaginarios sus características básicas: control directo mediante los movimientos del usuario, capacidad pantográfica para ampliar o reducir el tamaño o fuerza de dichos movimientos y la posibilidad de funcionar mediante telepresencia.
En el mundo del cómic, la armadura motorizada y los exoesqueletos han tenido también una larga carrera desde Iron Man, el hombre de hierro, personaje de Marvel que a falta de superpoderes cuenta con una potente armadura dotada de numerosas maravillas técnicas y que fue creado por el mítico Stan Lee en 1963. Y en el cine, además del exoesqueleto con el que Ripley vence a la madre extraterrestre, esta tecnología ha estado presente en numerosas películas, la más reciente Distrito 9, donde los extraterrestres llevan exoesqueletos que sólo pueden tripular ellos.

Un atractivo adicional de estos dispositivos sería su capacidad de permitir una vida más plena y de calidad a personas con movilidad disminuida, por ejemplo, pacientes de distrofia muscular o esclerosis múltiple.
Los intentos por hacer realidad el concepto del exoesqueleto mecanizado datan de 1960, cuando la compañía General Electric y el ejército estadounidense emprendieron para crear la máquina llamada Hardiman, cuyo objetivo era permitir que el usuario pudiera levantar grandes cargas. Era un aparato industrial que se esperaba que sirviera para diversas actividades civiles y militares. Pero diez años después, sólo se contaba con un brazo viable, capaz de levantar unos 400 kilos, pero que su vez pesaba un cuarto de tonelada. El diseño completo, sin embargo, entraba en violentas convulsiones al tratar de responder a su tripulante.

En 1986, el soldado estadounidense Monty Reed, que se había roto la espalda en un accidente de paracaídas, se inspiró en la novela Tropas del espacio de Robert Heinlein y diseñó el Lifesuit traje para caminar de nuevo. Lo propuso al ejército y desde 2001 se han creado catorce prototipos. El más reciente permite a Monty caminar kilómetro y medio con una carga de batería y levantar 92 kilos.

De entre los muchos proyectos que están en marcha, el gran salto parece haberlo dado la empresa japonesa Cyberdyne del profesor Yoshiyuki Sankai de la universidad de Tsukuba, con  su exoesqueleto llamado HAL, siglas en inglés de Miembro Asistente Híbrido. Los sensores de HAL detectan no sólo el movimiento, sino las señales de la superficie de la piel para ordenar a la unidad que mueva la articulación al mismo tiempo que la del usuario. El sistema de sensores y el sistema de control autónomo robótico que ofrece un movimiento similar al humano forman el híbrido que hace de este exoesqueleto algo revolucionario.

Desde septiembre de 2009, es posible alquilar en Tokio un prototipo de HAL o, para ser más precisos, de la parte inferior de HAL: una o dos piernas que pesan alrededor de 5 kilogramos cada una, con su sistema de abterías y control informatizado en la cintura, y que se atan al cuerpo del usuario. El alquiler de una pierna por un mes es de 1.120 euros, mientras que un sistema de dos piernas tiene un coste de casi 1.650 euros.

Otros proyectos son el XOS de Sarcos Raytheon que está siendo supuestamente probado en la actualidad por el ejército estadounidense, y las piernas de exoesqueleto que independientemente desarrollan Honda y el Massachusets Institute of Technology-

Quizá, en el futuro, llevar un exoesqueleto para caminar, levantar peso o manejar objetos delicados sea tan común como hoy es llevar gafas. Y probablemente a los primeros que llevaron gafas se les vio con la curiosidad que hoy despiertan los primeros usuarios de los HAL que recorren las calles de Tokio.

¿Para qué un robot vestible? Un exoesqueleto viable tiene un amplio abanico de posibilidades de aplicación. Permite que los trabajadores manejen grandes cargas, puede ayudar a la rehabilitación de pacientes de diversas afecciones o cirugías, dar movilidad independiente a gente de avanzada edad o con distintos grados de discapacidad (y permitir a las enfermeras cargar y mover a los pacientes sin ayuda). Movilidad, fuerza, independencia... son promesas que, para muchos, representan la máxima promesa de la robótica.