Robots cuánticos, las máquinas creativas del futuro


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ROSA M. TRISTÁN

(Publicado en Estratos)

Las fronteras entre lo que somos como especie y las máquinas que creamos se diluyen a velocidad de vértigo. Robots capaces de aprender, improvisar, adaptarse y evolucionar. Y ya están aquí a pequeña escala, como las pequeñas criaturas en los inicios de la historia de la vida, pero con posibilidades que pueden dar un salto de gigante gracias a la mecánica cuántica, y en pocos años.

Hoy, ya existen “los planos” sobre los que podrán construirse esas máquinas inteligentes, y son obra, entre otros, del científico español Miguel Angel Martín-Delgado y el italiano Giuseppe Davide Paparo, ambos en el consorcio científico Quitemad, en Madrid.

La primera vez que un grupo de físicos empezó a hablar de la posibilidad de hacer cálculos de naturaleza cuántica fue en los años 80 del siglo pasado, pero no fue hasta los 90 cuando se empezó a poner en práctica. Es la mecánica que estudia las reglas que rigen los objetos microscópicos, el nivel atómico de la materia. Después de que Peter Shor, en 1994, publicara un algoritmo matemático que aumentaba exponencialmente la velocidad de procesamiento de información, y lleva su nombre, apenas pasó un año para que se presentara un sistema de computación cuántico, un trabajo del físico español Juan Ignacio Cirac, premio Príncipe de Asturias en 2006,hoy en el Instituto Max Planck de Alemania.

Paralelamente a estos desarrollos, la Inteligencia Artificial que está detrás de los robots ha ido buscando caminos para acercarse a lo que más caracteriza a los ‘sapiens’. “Lo que diferencia un ordenador de un robot es que el primero es una máquina de bits al que tienes que poner toda la información, pero la inteligencia artificial tiene una definición poco clara. Es hacer lo mismo que un ser humano, pero ¿qué es lo que nos hace inteligentes y cómo expresarlo mediante modelos matemáticos? Es una pregunta para la que nos falta un ingrediente”, afirma a ESTRATOS Martín-Delgado.

DIAGNÓSTICOS MÉDICOS

Sea como fuere, hoy los robots son capaces de hacer cosas asombrosas. Los hay que pueden evitar colisionar con una persona, otros se dejan llevar de la mano, pueden detectar una fuga de gas o radiaciones y hacer diagnósticos médicos. Gracias a los desarrollos de Inteligencia Artificial, son capaces de dar respuesta a estímulos externos de cualquier magnitud que se pueda medir.

Ordenador cuántico D-Wave Two

Ordenador cuántico D-Wave Two

Un paso más allá es su capacidad de improvisar, como los humanos, y ahí hay camino por recorrer, según el profesor Antonio Barrientos, del Centro de Automática y Robótica de la Universidad Politécnica de Madrid. “Improvisar es actuar sin un esquema previo entrenado. Los humanos lo hacemos continuamente combinando esquemas de comportamientos anteriores a contextos nuevos, mezclando lo que conocemos para resolver un problema que no conocemos. Un robot, su programa o algoritmo, puede hacer lo mismo. Igual que nosotros sopesamos mentalmente alternativas y optamos, también el robot puede seleccionar la mejor, en su caso en función del coste de batería o del tiempo, pero también es verdad que nuestra capacidad de cortar y pegar mentalmente es muy superior a la suya”, apunta Barrientos.

Su equipo trabaja en el desarrollo de robots que sirvan para vigilar y patrullar grandes infraestructuras utilizando el aprendizaje de las máquinas mediante la Teoría del Juego: se trata de robots que aprenden a resolver juegos aplicando cierta racionalidad, basándose en los beneficios que obtiene cada jugador, en este caso el tiempo empleado.

MÁQUINAS QUE APRENDEN

Y es que hoy los robots aprenden, aunque cada uno cosas muy sencillas: a jugar al tenis, a ir de la mano, reconocer caras o dar la vuelta a una tortilla. Y para ello se utilizan, principalmente, técnicas aprendizaje basadas en el razonamiento (buscando una lógica en el pensamiento abstracto humano), las redes neuronales humanas, o los ‘algoritmos genéticos”, es decir, la teoría de la evolución de Charles Darwin.

Si la primera se basa en el pensamiento, la segunda parte del sistema nervioso animal, que funciona mediante conexiones eléctricas entre neuronas. Esas ‘chispas de salida’ saltan cuando estímulos del exterior superan cierto umbral y se recombinan en sucesivas capas de neuronas, hasta que damos una respuesta. Si nos equivocamos, nuestra plasticidad neuronal rompe esas conexiones para no repetir el error. Y si no ocurre, tenemos un problema. En el caso de los robots, explica Barrientos, es lo mismo: “Se entrena el sistema el número de veces adecuado hasta mejorar las conexiones y lograr que las decisiones sean las mejores frente a los estímulos recibidos del entorno”.

Jean Bautista Mouret. @Twitter

Jean Bautista Mouret. @Twitter

Por su parte, los algoritmos genéticos evolucionan como el ADN. La robótica sigue el modelo de la historia de la vida, en la que han sobrevivido los fuertes, que son los que se aparearon y generaron individuos mejor adaptados al entorno, a la vez que se  potenciaban posibles mutaciones favorables: “Los cromosomas son como las decisiones que tiene que tomar un robot para resolver un problema. Se proponen combinaciones y las que quedan más alejadas de la solución se eliminan. Luego se van “apareando” las certeras y al final, tras evaluar muchas opciones, aprende a hacer algo que no sabía”. Es así como el equipo del francés Jean Baptiste Mouret y Sylvain Koos, del Instituto de Sistemas Inteligentes y Robótica de la Sorbona, ha logrado que un ingenio, con forma de tarántula negra, sepa cómo caminar sin saber hacerlo previamente.

LOS ‘ROBOTS-SAPIENS’ DEL FUTURO

En esa misma línea, el israelí Hod Lipson, director del Laboratorio de Máquinas Creativas de la Universidad de Cornell (EEUU), ha diseñado con su equipo un robot-científico, capaz de determinar leyes físicas sencillas. Su centro es un lugar del que salen ‘criaturas’ mecánicas inquietantes: “En una ocasión indicamos a uno de los desarrollos que diseñara una estructura fotónica y del sistema surgió algo en lo que no habíamos pensado antes; y tenemos otros que ya ha creado modelo, que se han patentado”, señalaba en una entrevista reciente. Ahora, su ambicioso objetivo es crear robots con autoconciencia, el robot-sapiens lo llaman, y ya ha dado los primeros pasos para ello con máquinas capaces de “auotoreconocerse”.

La mecánica cuántica puede ser la baza que espera a la Inteligencia Artificial en un futuro cercano, aunque hay dudas de que sea el salto definitivo. Fue en 2014 cuando Martín-Delgado y sus colegas, algunos de la Universidad de Innbrück (Austria), publicaron “el plano” de la construcción de un robot basado en esta parte de la física que estudia el movimiento de las partículas microscópicas.

Para explicar sus posibilidades, el investigador, también profesor de la Universidad Complutense, distingue entre lo que se denomina Inteligencia Artificial débil y fuerte, que es la que más se acerca a la humana: “La débil ha desarrollado todos estos robots capaces de responder a estímulos y de aprender cosas sencillas, como el Curiosity que está en Marte; pero la fuerte es la de un robot con conciencia humana total. De la una a la otra quizás pasemos con la fuerza bruta, es decir, con más capacidad de cálculo o más velocidad, pero yo creo que falta algo más, un ingrediente que no sabemos cuál es todavía”.

INTELIGENCIA ARTIFICIAL 

Pese a ello, el algoritmo cuántico que ha desarrollado con su equipo abre un futuro prometedor para la Inteligencia Artificial en su versión débil, en cuanto que incrementa asombrosamente la rapidez y la seguridad de la transferencia y el procesamiento de información.  “Los robots cuánticos serán más rápidos, aumentando de mil instrucciones por segundo a un millón, o incluso más”, augura.

El cambio cuantitativo significará un incremento espectacular de la rapidez con la que un robot se adaptará a su entorno, de su aprendizaje, de la búsqueda soluciones en entornos que requieren respuestas inmediatas, y en definitiva de su capacidad de crear más allá de algo sencillo.

Aún no existe este robot revolucionario, pero sí su arquitectura interior para un tamaño pequeño, incluso se conocen sus piezas fundamentales. Y matemáticamente se sabe que gracias a las reglas cuánticas optimizará a los robots actuales. “Quien quiera puede animarse a fabricarlo en un laboratorio para comprobar que improvisa mejor porque es más rápido y eso, como pasa con los cazadores, significa supervivencia. Por lo pronto, nuestro  siguiente reto es hacer el diseño para un robot más grande sin que se degraden sus características”, apunta Martín-Delgado.

Prueba del auge de  la mecánica cuántica es el interés en su desarrollo de Google, el más potente buscador informático, y la NASA. Juntos han creado el Laboratorio de Inteligencia Artificial Cuántica y ya tienen un ordenador, bautizado como D-Wave Two™, que es 35.000 veces más rápido que uno convencional.

LA FRONTERA DE 2020

Pero en éste, como en otros campos de la investigación, es difícil predecir qué pasarán en pocos años. Martín-Delgado si tiene claro que para 2020 la cuántica estará implantada, pues los chips ya están fabricándose en tamaños diminutos de 24 nanómetros, a punto de entrar en la escala atómica, la de los Armstrong, que es 10 veces más pequeña. Y en ese tamaño, sin contar con la mecánica cuántica, los átomos escapan.

La pregunta inevitable va mucho más allá:¿Llegará el día que los robots puedan sentir emociones? Hod Lipson está convencido de ello, aunque cree que serán sentimientos distintos a los nuestros. Para Antonio Barrientos, cualquier predicción es aventurada: “Es díficil saber cuándo se alcanzará una meta tan destacable como que sientan lealtad o gratitud. Cualquier respuesta es especulativa porque hace falta ese salto cualitativo que no conocemos. Algunos dicen que está en el aumento de las capacidades de cálculo, otros en la luz, o quizás en otras variables. Suena sugerente, o inquietante. Hoy no podemos saber adónde se puede llegar. Lo mismo que Leonardo da Vinci no pudo predecir el teléfono móvil, nosotros no podemos aventurar que pasará ni siquiera en 10 años”.

En todo caso, el día en el que “existirá Inteligencia Artificial que no seamos capaces de distinguir de la nuestra”, como auguró el matemático británico Alan Turing hace 70 años, parece mucho más cerca.

Un robot, diseñado por una congoleña, revoluciona las calles africanas (VÍDEO)


Thérése Izay Kirongozi. |@ROSA TRISTAN

Thérése Izay Kirongozi. |@ROSA TRISTAN

ROSA M. TRISTÁN
(Vídeo del robot al final)

Un robot, desarrollado por una investigadora africana, se está haciendo con las calles en Kinshasa, la capital de la República Democrática del Congo. No tiene nombre, pero se está convirtiendo en un héroe en un país donde las muertes por el tráfico son un problema nacional. Su fama ya ha traspasado las fronteras congoleñas y Thérèse Izay Kirongozi, la ingeniera que le ha dado vida (artificial, claro), está empeñada en que triunfe en todo el mundo. Y va camino de conseguirlo. Días atrás ha estado en Madrid, invitada por la Fundación Mujeres por África, que presentaba su proyecto Ellas Investigan, del que ya se ha hablado en este Laboratorio para Sapiens. De sus palabras se deduce el ímpetu con el que nuevas generaciones de mujeres de ese continente están entrando en el mundo la de la ciencia africana e internacional, conscientes de  su: realidad:  “Los africanos debemos ser quienes transformemos nuestros recursos en desarrollo”.

En un país donde la situación y los derechos de las mujeres se violan continuamente ¿Cómo ha sido su carrera hasta aquí, y más en una profesión como la electrónica, donde también en Europa hay pocas mujeres? 

Yo era la mayor de seis hermanos. Mi padre era ingeniero electromecánico y fue  él quien me animó mucho a estudiar nuevas tecnologías, pues pensaba que ahí estaba el futuro. Tiene razón que es un profesión muy masculina. De hecho, en mi promoción éramos sólo tres mujeres entre 15.000 hombres. Era un grano de arena. Luego su número han aumentado y ahora somos un 5%, poco pero un gran avance. En mi caso, estudiar estudiar sólo con chicos me vino muy bien para romper la timidez y me demostró que las mujeres podemos hacer todo lo que nos propongamos, exactamente lo mismo que los hombres.

¿Cómo nació este robot? ¿Se había hecho algo similar antes?

Pues no, no se había hecho nada parecido en ningún sitio. El robot nació porque constaté que en África el tráfico era un gran problema. Según informes de la OMS, cada hora mueren 26 personas en accidentes en África, y únicamente tenemos el 2% del parque automovilístico mundial. Eso es lo convierte en la causa principal de fallecimiento. Además, las víctimas más comunes son niños y mujeres. En Kinshasa en 2012 hubo más de 5.500 accidentes en 10 meses, con más de 3.000 muertos. Al conocer estos datos, se me ocurrió diseñar un robot para el control del tráfico, porque hay señales pero no son suficientes porque mucha gente no las entiende. Y porque en mi país hay muchos conductores que no han estudiado y no saben interpretarlas. Respecto a los guardas, no siempre están cuando se necesitan. Por ello, diseñamos un robot que todo el mundo puede entender. En realidad tenemos dos generaciones. Uno que ayuda a los niños a cruzar calles y otro que ayuda a aclararse en las rotondas o cruces, donde hay muchas señales. Y le hemos dado voz: si un niño quiere cruzar, da a un botón y el robot le dice cuando puede cruzar, y le habla para que  aprenda. Incluso canta. Desde que está, la población se siente cercana a la máquina. Antes, nadie les hablaba para informarles. Nuestro robot lo hace.

¿Y qué ocurre cuando alguien comete una infracción?

También tenemos un sistema de vigilancia con cámaras instaladas en el autómata que registra todo lo que pasa y saca fotos de los que van a demasiada velocidad o se saltan una señal. Tiene una visión de 360 grados, que es mucho más que una persona. Incluso en Europa las cámaras tienen un ángulo de visión de 180 grados, así que es una gran innovación. Pero nuestra meta es tener un autómata perfecto, y estamos en ello. Le hemos hecho de 2,5 metros de alto, y sobre una peana, para que infunda respeto a los conductores. Ante un robot, se piensan si cometer una infracción. Otra característica es que, como en Congo hay problemas de suministro eléctrico, funciona con paneles solares. Y como tiene inteligencia artificial, se apaga cuando hay poco tráfico. Todo ésto está conectado con un Centro de Control de Operaciones.

Este desarrollo surgió de una coopeerativa de mujeres ¿Cómo lograron sacarlo adelante?

Efectivamente, es fruto de un diseño que surgió en la cooperativa Women Technology, un grupo que comenzó siendo únicamente de mujeres ingenieras, aunque ahora hemos incorporado a hombres. Nuestro objetivo es crear empleo. De hecho, ya tenemos seis robots instalados en RD Congo y a partir de enero habrá otros 20, que estamos fabricando ahora. Incluso tenemos pedidos en Angola, en Abuya (Nigeria), en Brazzaville (República del Congo) y en Abidjan (Costa de Marfin). En Europa, Bélgica quiere apoyar esta iniciativa y comprará un robot para la ciudad de Namur; también en Paris, la asociación Color de África quieren uno para presentarlo en su país.

¿Cuánto cuesta un robot así? A ver si nos ponen uno en Madrid…

Lo vendemos entre 20.000 y 25.000 euros. Por eso quiero dar las gracias a la Fundación Mujeres por África, que nos ha invitado a venir y darnos a conocer. Su visión de la mujer es como la nuestra. Es la de una mujer que está en el origen del desarrollo. Y queremos que las jóvenes, a través de la ciencia y de las nuevas tecnologías, puedan avanzar. Mi país es el pulmón de África, tenemos muchos minerales, ningún otro país africano tiene tantos recursos, pero sin embargo somos de los más pobres. Y si conseguimos que las mujeres tengan espíritu de empresa e innovación se podrán conseguir cambios de verdad en África, y sobre todo en mi país.

¿Fue fácil implicar a más mujeres en la cooperativa?

La creé hace 10 años porque ví que no teníamos trabajo en las empresas y que al final, pese a tener formación, las tituladas acababan despachando en una tienda. No se si nos subestimaban por ser mujeres o si se debe a que hay mucho desempleo. Pero yo soy muy  emprendedora, así que comencé organizando talleres de electrónica para enseñarles cómo arreglar ordenadores o móviles y, poco a poco, surgieron pequeñas empresas. Más adelante, organicé ferias en las que se mostraban las innovaciones tecnológicas que hacían estas mujeres y los jóvenes, pero no había interés en las empresas. Una de esas innovaciones que se presentaron fue un robot de madera, que me dió la idea de transformarlo en un sistema de tráfico inteligente, puesto yo había hecho la especialización en autómatas; pensé que se podía desarrollar la idea a través de una cooperativa de mujeres, en las que se implicaron muchas.

¿Tienen otros proyectos en mente?

Tenemos los cajones llenos de proyectos, pero uno de los más interesantes es el desarrollo de un sistema mecánico que ayude a las mujeres que cargan peso sobre la cabeza. En Congo hay dos o tres provincias donde llegan a acarrear casi 200 kilos de este modo. Las llamamos las ‘mujeres transportistas’ y queremos buscar una solución. Algo sencillo, sin piezas electrónicas, que encaje en el medio ambiente porque se trata de una zona montañosa.  Además, con el dinero que consigo a través de Womens Technology también tenemos en marcha proyectos sociales de ayuda a mujeres y niños. En Madrid he visto que también podemos desarrollar otros ámbitos importantes para las mujeres. Y todo lo financiamos vendiendo robots, aunque al principio pagué la formación de las mujeres con tres restaurantes que tengo abiertos. Porque en mi país no hay subvenciones y desde que tuvimos dos prototipos en la calle, tardamos dos años en tener el primer pedido.Pero siempre fuimos optimistas. Ahora tenemos seis en acción, además de los 20 que estarán en marcha en enero.

Es una auténtica fábrica

(Risas) Prefiero llamarlo laboratorio. Fabricamos de forma artesanal. Somos sólo 15 personas de momento, pero pienso que podemos llegar a ser más de mil. Una parte para fabricación, otra mantenimiento y también para el centro de control. Además, es un sistema que permitirá al Estado recaudar mucho dinero a través de las multas; si el Estado nos financiara con un 5% de esa cantidad, ayudaría a que la cooperativa sobreviva. En Sudáfrica, el 17% del presupuesto nacional se consigue por las sanciones  de tráfico y en Zambia, hasta un tercio. Pero en mi país, con 70 millones habitantes, es una aportación irrisoria. Quiero decir con ello que no sólo aportamos nueva tecnología, sino también podemos generar ingresos. Y también trabajo para los jóvenes, en un país donde hay un 80% paro juvenil con una tecnología propia. Tendremos que importar los paneles o las cámaras, pero lo demás es diseñado en RD Congo.

¿Qué factor diferencial aporta que sea investigación hecha en África frente a que les llegue de fuera para África?

El padecimiento que tiene este continente es su incapacidad para la transformación. Siempre digo que conseguiremos salir adelante cuando seamos capaces de aprovechar nuestros recursos, como por ejemplo los minerales. Ya hemos dado un primer paso al fabricar algo en el Congo, un país que valora poco la inteligencia humana. En general, en África se tiene en cuenta la riqueza en recursos, pero se olvida que la inteligencia humana es fundamental para el desarrollo, que es algo que si se entiende en Europa. No sirve de nada tener  minerales valiosos si no hacemos nada con ellos. Mientras África no sepa transformar sus materias primas, no se podrá desarrollar.

¿Tiene algo que hacer al respecto la comunidad internacional?

Debemos ser nosotros mismos los que nos demos cuenta. En mi país hay gente viviendo en casas en las que crece el algodón, o en las que se ve el cobalto. Pero lo que hacemos es venderlo y otros se hacen ricos transformándolo. Somos los africanos los que debemos ser conscientes de lo que pasa. Podemos desarrollar África solos.

¿Hay contactos entre investigadoras africanas en los que comparten sus trabajos?

Si, pero no muchos. Ha habido reuniones en Angola o Nigeria. Y en todas animamos a las jóvenes a implicarse en las nuevas tecnologías. Prefieren la medicina, la docencia, incluso el periodismo, pero intentamos que amplíen su escenario porque aquí hay mucho futuro. Desde las instituciones públicas también hablan de ello, pero en África se habla mucho y se hace poco.

¿Está satisfecha con el eco internacional de su robot?

Mucho. Ha sido una sorpresa que esta Fundación española se haya interesado en nuestro proyecto; es la segunda gran sorpresa. La primera la tuvimos cuando la mujer del vicepresidente de Estados Unidos, de visita en Congo, vino a conocer nuestro laboratorio porque la CNN lo había sacado en antena.  Ahora, para mí es un sueño poder haber conocido a alguien como María Teresa Fernández de la Vega y poder colaborar con su programa.