FDesde el fondo de los océanos hasta los cielos sobre nosotros, la evolución natural ha llenado nuestro planeta con una amplia y diversa gama de formas de vida, con aproximadamente 8 millones de especies adaptadas a su entorno en una miríada de formas. Sin embargo, 100 años después de que Karel Čapek acuñara el término robot, las habilidades funcionales de muchas especies aún superan las capacidades de la ingeniería humana actual, que aún tiene que desarrollar de manera convincente métodos para producir robots que demuestren inteligencia a nivel humano, se muevan y operen sin problemas en entornos desafiantes y sean capaces de una autorreproducción robusta.
Pero, ¿podrían los robots reproducirse alguna vez? Esto, sin duda, forma un pilar de la “vida” compartida por todos los organismos naturales. Un equipo de investigadores del Reino Unido y los Países Bajos ha demostrado recientemente una tecnología totalmente automatizada para permitir que los robots físicos se reproduzcan repetidamente, evolucionando su código genético artificial con el tiempo para adaptarse mejor a su entorno. Podría decirse que esto equivale a una evolución artificial. Los robots infantiles se crean mezclando el «ADN» digital de dos robots padres en una computadora.
El nuevo diseño se envía primero a una impresora 3D que fabrica el cuerpo del robot, luego un brazo robótico conecta un «cerebro» cargado con software de control heredado de los padres, junto con cualquier componente nuevo, como sensores, ruedas o articulaciones. seleccionados por este proceso «evolutivo». También se crea una réplica digital de cada nuevo robot en una simulación por computadora. Esto permite un tipo novedoso de evolución: se pueden producir nuevas generaciones a partir de la unión de los rasgos más exitosos de una «madre» virtual y un «padre» físico, combinando los beneficios de una evolución simulada rápida pero potencialmente irreal con la evaluación más precisa de robots en un entorno físico real. Por tanto, los nuevos robots heredan rasgos que representan lo mejor de ambos tipos de evolución.
Si bien esta tecnología puede funcionar sin un humano en el circuito, también permite la colaboración con un «criador» humano: así como los humanos han estado cultivando cultivos selectivamente desde los albores de la agricultura, el criador de robots podría influir en la selección de robots con rasgos particulares. Incluso podría imaginarse granjas de cría, produciendo robots adaptados a condiciones específicas y requisitos de los usuarios. Pueden criarse por cualidades como la duración de la batería o la huella de carbono, del mismo modo que criamos plantas para su resistencia a la sequía o su sabor.
Dichas granjas deben estar sujetas a los mismos controles estrictos y consideraciones éticas que, por ejemplo, el mejoramiento de cultivos genéticamente modificados, por ejemplo, permitiendo el cierre de una instalación completa con solo tocar un botón o limitando el suministro de materias primas. Además, también es importante considerar la posibilidad de que la evolución pueda dar lugar a que los robots muestren comportamientos maliciosos o dañinos y poner en práctica las medidas preventivas adecuadas.
La idea de la evolución digital, imitando la evolución biológica en el software para generar sucesivamente mejores y mejores soluciones a un problema a lo largo del tiempo, no es nueva. Se remonta a la década de 1960 cuando ingenieros en Alemania programaron una computadora para desarrollar el diseño óptimo de una placa articulada sujeta a un flujo de aire turbulento. Desde entonces, los “algoritmos evolutivos” que operan dentro de una computadora se han utilizado para diseñar todo, desde tablas hasta álabes de turbina, simplemente diciéndole al proceso evolutivo qué métrica debería buscar optimizar (por ejemplo, la potencia generada por el álabe de la turbina). En 2006, la NASA envió un satélite al espacio con una antena de comunicación diseñada por evolución artificial.
Ahora estamos en un momento decisivo. Si bien los científicos siempre han confiado en que la evolución digital podría ser eficaz como herramienta de optimización, su creatividad para producir diseños originales e inusuales que no habrían sido concebidos por un ser humano ha sido más sorprendente. La creatividad de la evolución biológica es claramente evidente en el mundo natural. En la selva cubana, las enredaderas han desarrollado hojas con forma de antenas parabólicas que amplifican las señales que propagan los murciélagos ecolocalizadores para dirigirlos a sus flores, aumentando la polinización. En el helado Océano Austral, los peces fabrican sus propias proteínas «anticongelantes» para sobrevivir.
Pero también se han observado numerosos ejemplos de creatividad en la evolución digital. Cuando se le pidió que encontrara comportamientos para un robot de seis patas que le permitieran caminar incluso si hubiera sido dañado, la evolución digital descubrió múltiples formas de caminar que usaban solo subconjuntos de las piernas, incluso descubriendo una forma para que el robot se moviera si todas le habían roto las piernas al arrastrar los pies sobre su espalda. En otro caso, desarrolló un circuito electrónico en un chip donde se desconectaban elementos del circuito, aprovechando los efectos de acoplamiento electromagnético específicos de las fallas en el silicio del chip real.
La evolución digital ahora encuentra aplicación en avenidas que podríamos imaginar que son exclusivamente humanas, por ejemplo, en la creación de música y arte (incluso ganando un premio en una competencia de arte de la Universidad de Wyoming donde los jueces no sabían que la imagen ganadora fue creada por un algoritmo). Si bien esto puede sonar para los no iniciados como inteligencia artificial, la evolución digital es un subconjunto específico de ese campo más amplio.
La idea de aprovechar la evolución para diseñar robots es particularmente atractiva, especialmente en los casos en que los humanos tienen poco conocimiento del entorno en el que debe operar el robot, por ejemplo, minería submarina, limpieza de desechos heredados dentro de un reactor nuclear o uso de nano robots. para administrar drogas dentro del cuerpo humano. A diferencia de la evolución natural, que está impulsada simplemente por los objetivos de «supervivencia y reproducción», la evolución artificial puede ser impulsada por objetivos específicos. Una vez que este proceso evolutivo se establece en cadena, y con la tecnología descrita anteriormente, de un sistema informático que instruye a una impresora 3D para crear modelos mejorados de los robots para estos entornos particulares, tenemos los inicios de un marco teórico para un robot autosuficiente. población que es capaz de reproducirse y «evolucionar» sin demasiada aportación de los humanos.
Lo que no quiere decir que los humanos serían redundantes. La evolución digital probablemente será un proceso de colaboración entre humanos y máquinas, con los humanos proporcionando descripciones de qué es deseado mientras que la evolución proporciona el cómo. Entonces, por ejemplo, un ser humano podría exigir un «robot de eficiencia energética hecho de materiales sostenibles para mover desechos pesados dentro de un reactor», dejando que la evolución descubra cómo se puede lograr esto. Los avances en la tecnología de fabricación que facilitan la creación rápida y automatizada de prototipos en una variedad de materiales, incluidos los plásticos blandos flexibles, han desempeñado un papel importante en la mejora de nuestra capacidad para replicar la evolución en escalas de tiempo prácticas.
Si todo esto parece rayar en la ciencia ficción, hay un punto serio. Los robots claramente tienen un papel que desempeñar en nuestro futuro, ya sea en la revolución de la atención médica o en la realización de tareas demasiado peligrosas para los humanos. Estamos agotando rápidamente las reservas de materias primas de nuestro planeta, y los procesos de fabricación actuales aumentan las emisiones de carbono y crean serios problemas con la eliminación de desechos. Quizás la creatividad de los métodos evolutivos permitirá el diseño de nuevos tipos de robots, sin las restricciones que nuestra comprensión de la ingeniería, la física y la ciencia de los materiales impone a los procesos de diseño actuales.
Desde otra perspectiva, hasta que descubramos la vida extraterrestre, los biólogos tienen un solo «sistema» sobre el cual estudiar la evolución. Así como el Gran Colisionador de Hadrones nos proporciona un instrumento para estudiar las complejidades de la física de partículas, quizás un sistema de reproducción de robots proporcione un nuevo instrumento para estudiar cuestiones fundamentales sobre la vida misma.