¿Podría un cerebro sintético conseguir una automatización de la fabricación más accesible?

Por Massimiliano Moruzzi para Redshift

 

Es muy posible que ocurra (y ocurrirá). Pero antes hay algunas cosas que tienen que cambiar, empezando por el acceso a la automatización de la fabricación.

 

Actualmente, la automatización es privilegio de los grandes fabricantes que tienen, simple y llanamente, un montón de dinero. Estas organizaciones dominan en el ámbito de la fabricación porque cuentan con los recursos para invertir en los medios de automatización. Como se puede esperar, los costes de la automatización van mucho más allá del precio del equipamiento en sí: casi tres cuartas partes de los costes de la automatización a menudo no se deben al hardware, sino al proceso de integración, que es caro, lento y laborioso. El proceso incluye la configuración, formación, certificación, mantenimiento y diagnóstico de problemas necesarios para ejecutar un sistema de automatización en condiciones.

 

Este ecosistema tan consolidado ha impedido que la automatización se popularice, ya que los fabricantes tienen que pasar por el aro de la integración de procesos. La automatización no tiene por qué ser prohibitiva en lo monetario, pero hace falta una ruptura con el pasado para salvar el escollo de la integración y transformar la automatización en un sistema verdaderamente democrático: esto es, uno que todo el mundo, hasta la tienda más pequeña, pueda adoptar. El camino parece dictarlo la creación de un cerebro sintético.

 

¿Qué es el cerebro sintético?

El cerebro sintético es una combinación de hardware y software que, en esencia, pueda reproducir uno de los aspectos más interesantes de ser humano: la capacidad de aprender de la experiencia. Las partes que componen el cerebro sintético permiten un entorno de cognición, análisis y recolección de datos que brinda al robot la capacidad de reprogramarse, o “recablear” sus circuitos cerebrales, en cuestión de horas.

 

El cerebro sintético consta de tres partes —hardware, software y sensores— para crear el ecosistema perfecto. Los sensores son los ojos y oídos que recogen datos, que luego procesa el hardware. Y el software computacional, que es inteligencia artificial (IA) en forma de aprendizaje profundo, puede entonces registrar todas las nuevas experiencias absorbidas, añadirlas a su memoria, aprender de esas experiencias y utilizarlas para tomar decisiones sobre futuras tareas. El robot de fabricación deja pues de ser una máquina con una sola función a la que hace falta preprogramar.

 

¿Cómo funciona el cerebro sintético?

La clave del cerebro sintético es un componente de hardware adaptable, llamado matriz de puerta programable, o FPGA (del inglés field-programmable gate array). Fundamentalmente, es un circuito integrado con una serie de bloques programables que pueden configurarse sobre la marcha según lo que se necesite. Aunque las FPGA existen desde mediados de los años 80, hasta hace poco eran extremadamente difíciles de programar, con lo cual su uso no estaba extendido. Pero gracias a grandes inversiones por parte de empresas como Microsoft, las FPGA cuentan ahora con mejores interfaces que las hacen más fáciles de programar, o “enseñar”, e infinitamente más accesibles.

 

Una FPGA funciona de la siguiente manera: durante los primeros meses del funcionamiento de un robot equipado con un cerebro sintético, la máquina aprende constantemente nuevas experiencias basadas en las diversas tareas que se le asignan; el robot aprende haciendo, como un niño. Durante ese periodo, es posible que haya que reorganizar el hardware para hacerlo más efectivo, pero todo eso puede hacerse sin necesidad de comprar hardware nuevo, ya que la FPGA es programable. Podría decirse que se establecen “nuevas conexiones” como en un cerebro humano: basándose en la experiencia que acumulamos cada día.

 

El componente de software es IA en forma de aprendizaje profundo. Hasta ahora, la IA tenía limitaciones: solo podía centrar toda la atención en solucionar un único problema. La mayoría de las veces esto suponía que era imposible aplicar esa inteligencia a ninguna situación que no fuera para la que estaba diseñada. Pero así no es como funciona el cerebro humano. Nuestro cerebro es infinitamente capaz de tomar cualquier experiencia y extrapolarla a otra situación, aprovechando lo que hemos aprendido y aplicándolo a un contexto totalmente diferente. Afortunadamente, la IA ha progresado hasta tal punto que ahora también puede funcionar de este modo.

 

El cerebro sintético, al tener la IA incorporada, no depende de la nube.

 

El cerebro sintético, al tener la IA incorporada, no depende de la nube. Más bien, cataloga sin cesar los datos que llegan continuamente desde los sensores, aprende de ellos y los utiliza para desarrollarse, ayudando al robot a comprender su entorno y a los humanos. La IA conserva la información que considera importante y olvida la que no, utilizando un cuello de botella para filtrar los datos. La IA de aprendizaje profundo reprograma la red de FPGA según se requiera y prepara al robot para realizar nuevas tareas.

 

Democratizar el futuro de la fabricación

La relevancia de todo esto en el ámbito de la fabricación radica en que, con un solo robot equipado con un cerebro sintético, cualquiera puede producir casi cualquier cosa —en cualquier cantidad— porque el robot puede adaptarse y reprogramarse a sí mismo. Ya no hace falta una fábrica tradicional: el único espacio necesario es el que ocupe la célula del robot. Aún mejor: la integración de procesos es cosa del pasado, ya que todo el conocimiento está en el cerebro sintético.

 

Pertrechado con este conocimiento, el robot puede afrontar cualquier tarea con la capacidad de decir: “Así es como coloco este material; así es como creo una hoja; así, un ala; así levanto una columna”, etc. Esto se debe a que todas las necesidades físicas están contempladas en la misma célula, incluida la capacidad de trabajar con diferentes materiales, desde el acero hasta un polímero, pasando por fibras. El robot es adaptable y ya no se limita a las tareas de recoger y colocar.

 

Un robot así probablemente no se parezca en nada físicamente a los robots industriales de las fábricas de hoy en día. Será más ligero, más flexible, y necesitará menos energía para funcionar, del mismo modo que los cuerpos humanos no necesitan cantidades ingentes de energía para moverse. El robot alimentado por un cerebro sintético es, básicamente, una interfaz gráfica capaz de comunicarse con humanos procesando su lengua hablada, además del lenguaje corporal y expresiones faciales. En conjunto, ayudarán al robot a comprender si el artefacto que está fabricando se corresponde con la idea que tenemos en mente.

 

Esa comunicación entre humanos y robots es verdaderamente lo que compraremos en el futuro; no software ni máquinas. Compraremos el conocimiento necesario para comunicarnos y solucionar problemas —desde el instante siguiente a la compra del robot—, sin necesidad de formación. Así, sin más, los medios de automatización de la fabricación estarán disponibles para todo el mundo.

 

Conectar el cerebro sintético a Internet

La tecnología del cerebro sintético únicamente es posible porque el hardware se ha vuelto finalmente más accesible, la IA ha progresado más allá del aprendizaje de una sola función y los sensores son increíblemente baratos. Aunque para que esta tecnología cale hondo de verdad, los fabricantes, grandes y pequeños, han de estar receptivos a la innovación, aceptar nuevas maneras de aprender y trabajar y recibir de brazos abiertos esa ruptura con lo de siempre. Esta tecnología ofrece la oportunidad de sentirse incómodo, de perder el ritmo conservador que a menudo se asocia a la industria.

 

Hay investigaciones llevándose a cabo ahora mismo con cerebros sintéticos. Este año, mi equipo de Autodesk demostrará que un solo robot equipado con un cerebro sintético puede reconfigurarse para producir tres piezas diferentes: una aeroespacial, otra para la construcción y otra para automotor. Este robot mostrará su adecuación al conocimiento que ha recogido y cómo puede adaptar ese conocimiento para aplicarlo a las diferentes tareas que se le pida realizar.

 

En mi opinión, este sistema empezará a despegar dentro de tres a cinco años. En ese periodo, será cada vez más evidente que una innovación como el cerebro sintético será necesaria para resolver los problemas de diseño interfuncional, de construcción y de fabricación del mañana. Cuando la automatización esté al alcance de todos, cualquier persona, desde un ingeniero mecánico hasta una filósofa o un biólogo, podrá producir soluciones viables para esos problemas. Lo único que necesitarán para empezar es soñarlo.