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Muy buenas tardes nuevamente, estimados tripulantes de esta nave que recorre el Universo Paralelo. La edición de hoy estará dedicada a la robótica y a la inteligencia artificial (IA). Son dos cuestiones que normalmente no vienen juntas, salvo cuando un robot incorpora IA en sus habilidades intelectuales. Cuando se trata de sus capacidades motrices, el uso de la inteligencia artificial es mucho menos común.
El ingeniero, doctor Jorge Morales, nos contribuye al tema, explicando resultados de la compañía Google DeepMind en el entrenamiento de robots humanoides que juegan fútbol. En esta ocasión los robots no son programados para jugar, sino que aprenden jugando, de modo análogo a la forma en que lo hacemos nosotros mismos.
Para muchos, como la profesora Melanie Mitchell –de quien recomendaremos en esta edición uno de sus libros–, esta asociación es crucial si queremos llevar las capacidades cognitivas de las máquinas a algo similar al cerebro humano. Existe consenso en que la articulación entre emoción, inteligencia y motricidad es un paso esencial en la carrera de imitar la inteligencia general humana.
Nuestra imagen de la semana es un hermoso diseño que nace de experimentos computacionales. Todo esto, porque existen matemáticos que se preguntan sobre las propiedades de bolas de billar que recorren mesas con formas extrañas y que incluso pueden memorizar su camino.
Antes de arrancar con lo que nos convoca, te cuento que ya vamos a cumplir dos meses con Universo Paralelo, al que te estamos invitando y esperamos que te guste, te inscribas y seas parte de esta comunidad de amantes de la ciencia. Una que promete crecer e ir desarrollando distintas formas de encuentro entre los científicos y la comunidad.
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Hace unas semanas, dos científicos de la División de Biología y Bioingeniería del Instituto de Tecnología de California (Caltech) se hicieron una pregunta disruptiva: ¿cómo es posible que los insectos puedan volar? Johan Melis y Michael Dickinson decidieron abordar este desafío de una manera innovadora y multidisciplinar, combinando análisis de imágenes, inteligencia artificial y robótica.
La evolución ha fomentado la creatividad con sus soluciones. Aves, mamíferos, incluso algunos dinosaurios y, por supuesto, los insectos, todos han encontrado maneras de volar. Pero los insectos tomaron un camino único: no desarrollaron sus alas a partir de patas modificadas, sino que encontraron una solución más ingeniosa, gracias al uso de estructuras biomecánicas complejas que se conectan a sus cuerpos. ¿Qué tiene de especial el ala de un insecto?
Ahora, aquí viene lo interesante. Melis y Dickinson usaron cámaras ultrarrápidas (15 mil imágenes por segundo) para grabar la actividad muscular y el movimiento de las alas en tres dimensiones, capturando todo en unos pocos segundos. Luego, usaron los datos recopilados para entrenar un algoritmo de inteligencia artificial llamado red neuronal convolucional, que es como un detective de patrones, para descifrar cómo esos músculos hacen su magia. Y no contentos con eso, también usaron otra técnica, llamada arquitectura codificador-decodificador para poder vincular la actividad muscular con los movimientos del ala. ¡Todo un espectáculo científico!
Así que la próxima vez que veas una mosca dando vueltas por ahí, recuerda: detrás de esos movimientos aparentemente caóticos, hay un ballet de músculos y algoritmos que la hacen volar con gracia y precisión.
¡Imagina un partido de fútbol donde los jugadores son robots! ¡Sí, lo has oído bien! Estos autómatas futboleros no solo están aquí para patear balones, ¡sino también para desafiar nuestras percepciones sobre la inteligencia artificial y el deporte! En un giro digno de una película de ciencia ficción, estos robots futbolistas nos recuerdan a los carismáticos protagonistas de Yo, robot, pero con un giro deportivo que haría reír a Isaac Asimov.
En el método usual, el robot tiene un código base programado con instrucciones que especifican los movimientos que debe realizar en cada situación. En el deep RL, en cambio, el robot usa algoritmos de inteligencia artificial en los que explora las posibilidades y va aprendiendo los mejores movimientos y estrategias a través de la “recompensa” que recibe, en este caso, al marcar un gol.
Es lo que propone un grupo de investigadores de la compañía Google DeepMind en un artículo publicado recientemente en la revista Science Robotics. “Usamos la deep RL para entrenar a un robot humanoide […] de 51 cm de alto y 3,5 kg de peso, para que jugara un juego de fútbol simplificado uno contra uno. Como resultado, el robot caminó un 181% más rápido, giró un 302% más rápido, tardó un 63% menos en levantarse, y patear una pelota un 34% más rápido que un código base programado”.
Además, nos cuentan que el robot “descubrió estrategias inesperadas que aprovecharon más las capacidades completas del sistema que las alternativas escritas y que quizás ni siquiera habíamos concebido. Un ejemplo de esto es el comportamiento emergente de giro, donde el robot pivota sobre la esquina de un pie y realiza un giro, lo cual sería difícil de programar”.
Como dice un viejo proverbio futbolero: la inteligencia artificial puede ser inteligente, ¡pero nunca entenderá la alegría de un gol de último minuto en el tiempo añadido!
Cada semana hacemos las mismas cuatro preguntas a un científico. En esta edición, entrevistamos a la geóloga, doctora Valentina Flores.
-¿Qué te motivó a dedicarte a la ciencia?
-Desde niña siempre me interesaron las ciencias naturales. Cuando iba en básica quería ser bióloga marina, inspirada por los documentales de Jacques Cousteau que daban en la televisión. Me interesaba también la astronomía. Siempre me fascinó pensar en la inmensidad del universo y en todas las cosas que aún había por descubrir. Años más tarde, conocí la geología y me enamoré; amé la idea de entender nuestro entorno y sus procesos, poder leer el paisaje y su evolución. Es como un superpoder.
-¿Cuál es la obra científica que más influyó en tu actividad?
-Definitivamente, Contacto de Carl Sagan, y aunque no es netamente científica ni trata de geología, fue una inspiración para mi vida en general. Lo leí como a los 15 años y despertó en mí la sed de conocimiento y de aventuras. Fue la primera vez que me visualicé como científica y me di cuenta de que era lo que quería ser y hacer. Quería saberlo todo.
-¿Cuál es el problema científico más importante por resolver?
-Se me ocurren muchos problemas, pero uno que encuentro particularmente importante e interesante es determinar el origen del universo y de la vida. Es un tema que trasciende la geología, pero está íntimamente ligado a ella. La formación del planeta Tierra, la evolución de las especies, los cambios climáticos, todo parte ahí.
-¿Cuál es la pregunta que te desvela como científica y cómo la enfrentas?
-Una pregunta que –literalmente– me desvela es cuál va a ser el futuro del planeta y la vida en la Tierra frente al cambio climático y el calentamiento global actuales. Ya hemos empezado a ver sus consecuencias y el panorama no es muy alentador, así que es un tema que me preocupa profundamente. Mi forma de enfrentarlo, y aportar a la causa, ha sido principalmente desde la ciencia, estudiando los cambios climáticos y ambientales durante los últimos miles de años, a fin de tener un punto de comparación más amplio que nos permita entender la variabilidad climática natural y la influencia humana. “The past is the key to the present” es uno de los principales principios que usamos en geología.
Nuestra imagen de esta semana parece un diseño abstracto, que pudiese estar en un azulejo, un posavasos o una corbata.
El juego está basado en un viejo problema matemático: el del billar. Imagina que lanzas una bola en una mesa de billar perfecta, esto es, una en que los bordes son absolutamente elásticos y no hay roce alguno. La bola, por lo tanto, rebota sin frenarse jamás.
Hay muchas preguntas que cualquier curioso haría. Por ejemplo, ¿es posible determinar en dónde estará la bola luego de un lapso determinado?
Si la mesa es rectangular, como suelen ser, estas preguntas tienen respuestas bastante simples, pero ¿qué pasa si tenemos mesas con formas arbitrarias? Allí las cosas se complican enormemente, y uno de los fenómenos más misteriosos de las matemáticas emerge: el caos. Esto significa, en términos simples, que dos lanzamientos que son casi idénticos, pero no exactamente iguales, darán como resultado una evolución de las bolas radicalmente distinta.
En el trabajo que da origen a nuestra imagen de esta semana, los científicos impusieron una nueva restricción: la bola no puede cruzar un camino que ya recorrió. Como si en su viaje dejara marcada una estela infranqueable. Esto podría modelar el camino de un insecto que busca comida y se aleja de los lugares que ya recorrió. De allí la “memoria espacial” del título.
– El Voyager 1, puesto en órbita por la NASA en 1977, es el objeto más lejano lanzado al espacio por la humanidad. Está ya a 20 mil millones de kilómetros de la Tierra. Esto significa que la luz (o cualquier señal de radio que se le envíe desde nuestro planeta) demora más de dieciocho horas en alcanzarlo.
– Piensa en un número entre el 1 y el 50. Intenta que sea lo más aleatorio posible y deja de leer hasta que lo tengas.
En el marco de un experimento hecho en el programa de divulgación científica Veritasium –que recomiendo con mucho entusiasmo–, el conductor Derek Muller muestra el resultado de una encuesta online, en la que se les hizo la pregunta a 200 mil personas. Este parece confirmar los sesgos que existen en favor del 3, el 7 y el 37.
– Inteligencia Artificial (Capitán Swing, 2024) es un excelente libro para todo público, que acaba de ser lanzado en español. Su autora, Melanie Mitchell, es doctora en Informática e investigadora del prestigioso Santa Fe Institute.
El trabajo repasa de manera profunda –pero sin perder de vista el hecho de que está dirigido a todo público– los fundamentos y la historia de la inteligencia artificial. Es un libro ágil, que además incluye anécdotas personales y el punto de vista de la autora sobre el futuro de la disciplina.
Mitchell fue recientemente entrevistada por el diario El País, en donde dijo: “La inteligencia artificial despegará cuando se inserte en robots que experimenten el mundo como los niños”. De ser así, y de acuerdo con el artículo “¡Goles de acero!”, escrito para esta edición por el doctor Jorge Morales, ese despegue ya estaría haciéndose realidad.
– Los robots han sido siempre parte del imaginario de artistas de todas las disciplinas. En esta edición recomiendo dos obras basadas en robots.
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Eso es todo por esta semana en Universo Paralelo. Si tienes comentarios, recomendaciones o temas que aportar, puedes escribirme a universoparalelo@elmostrador.cl. La idea es que generemos una gran comunidad que deje atrás la farándula parlamentaria y las bajas pasiones humanas, para adentrarse en un mundo mucho mejor. Uno mucho más civilizado. En un Universo Paralelo. ¡Hasta la próxima semana!
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