Self-Assembling Robots and the Potential of Artificial Evolution | Emma Hart | TED

Traductor: Mohamed Salem Revisor: Sebastian Betti

Imagine a scientist

Imagina a un científico

who wants to send a robot to explore in a faraway place,

que quiere enviar un robot a explorar un lugar lejano,

a place whose geography might be completely unknown

un lugar cuya geografía puede ser completamente desconocida

and perhaps inhospitable.

y quizás inhóspita.

Now imagine that instead of first designing that robot

Ahora imagine que, en lugar de diseñar primero ese robot

and sending it off in the hope that it might be suitable,

y enviarlo con la esperanza de que sea

instead, she sends a robot-producing technology

adecuado, ella envía una tecnología de producción de robots

that figures out what kind of robot is needed once it arrives,

que descubre qué tipo de robot se necesita una vez que llega,

builds it and then enables it to continue to evolve

lo construye y luego lo habilita a seguir evolucionando

to adapt to its new surroundings.

para adaptarse a su nuevo entorno.

It’s exactly what my collaborators and I are working on:

Es exactamente en lo que estamos trabajando mis colaboradores y yo:

a radical new technology which enables robots to be created,

una nueva tecnología radical que permite que los robots se creen,

reproduce and evolve over long periods of time,

reproduzcan y evolucionen durante largos períodos de tiempo,

a technology where robot design and fabrication becomes a task

una tecnología en la que el diseño y la fabricación de robots se conviertan

for machines rather than humans.

en una tarea para máquinas en lugar de humanos.

Robots are already all around us, in factories, in hospitals, in our home.

Los robots ya están a nuestro alrededor, en fábricas, hospitales, nuestra casa.

Pero desde la perspectiva de un ingeniero,

But from an engineer's perspective,

designing a shelf-stacking robot or a Roomba to clean our home

diseñar un robot apilador o un Roomba para limpiar nuestra casa

is relatively straightforward.

es relativamente sencillo.

We know exactly what they need to do,

Sabemos exactamente lo que necesitan hacer

and we can imagine the kind of situations they might find themselves in.

y podemos imaginar el tipo de situaciones en las que se pueden encontrar.

So we design with this in mind.

Así que diseñamos con esto en mente.

But what if we want to send that robot to operate

Pero, ¿y si queremos enviar ese robot a operar

in a place that we have little or even no knowledge about?

en un lugar del que tenemos poco o ningún conocimiento?

For example, cleaning up legacy waste inside a nuclear reactor

Por ejemplo, limpiar desechos heredados dentro de un reactor nuclear

where it's unsafe to send humans,

donde no es seguro enviar humanos,

mining for minerals deep in a trench at the bottom of the ocean,

extraer minerales en una zanja profunda en el fondo del océano

or exploring a faraway asteroid.

o explorar un asteroide lejano.

How frustrating would it be if the human-designed robot,

Qué frustrante sería si el robot diseñado por humanos,

that had taken years to get to the asteroid

que tardó años en llegar al asteroide,

suddenly found it needed to drill a hole

de repente descubriera que necesitaba perforar un agujero

to collect a sample or clamber up a cliff

para recolectar una muestra o trepar por un acantilado,

pero no tenía las herramientas adecuadas

but it didn't have the right tools

or the right means of locomotion to do so?

o los medios adecuados de locomoción para hacerlo?

If instead we had a technology

Si, en cambio, tuviéramos una tecnología

that enabled the robots to be designed and optimized in situ,

que permitiera diseñar y optimizar los robots in situ,

in the environment in which they need to live and work,

en el entorno en el que necesitan vivir y trabajar,

then we could potentially save years of wasted effort

entonces podríamos potencialmente ahorrar años de esfuerzo desperdiciado

and produce robots that are uniquely adapted

y producir robots que se adapten

to the environments that they find themselves in.

de manera única a los entornos que se encuentran adentro.

So to realize this technology, we've been turning to nature for help.

para realizar esta tecnología, hemos recurriendo naturaleza en busca de ayuda.

All around us,

A nuestro alrededor,

we see examples of biological species

vemos ejemplos de especies biológicas

that have evolved smart adaptations

que han desarrollado adaptaciones inteligentes

that enable them to thrive in a given environment.

que les permiten prosperar en un entorno determinado.

For example, in the Cuban rainforest,

Por ejemplo, en la selva tropical cubana,

we find vines that have evolved leaves

encontramos enredaderas que han desarrollado hojas

that are shaped like human-designed satellite dishes.

que tienen forma de antenas parabólicas diseñadas por humanos.

These leaves direct bats to their flowers

Estas hojas dirigen a los murciélagos hacia sus flores

by amplifying the signals that the bats send out,

amplificando las señales que envían los murciélagos,

therefore, improving pollination.

por lo tanto, mejorando la polinización.

What if we could create an artificial version of evolution

¿Qué pasaría si pudiéramos crear una versión artificial de la evolución

that would enable robots to evolve in a similar manner

que permitiera a los robots evolucionar de manera similar

as biological organisms?

a los organismos biológicos?

I'm not talking about biomimicry,

No estoy hablando de biomimética,

a technology which simply copies what's observed in nature.

una tecnología que simplemente copia lo que se observa en la naturaleza.

What we're hoping to harness is the creativity of evolution,

Lo que esperamos aprovechar es la creatividad de la evolución,

to discover designs that are not observed here on Earth,

para descubrir diseños que no se observan aquí en la Tierra,

the human engineer might not have thought of

el ingeniero humano podría no haber pensado

or even be capable of conceiving.

o incluso no ser capaz de concebir.

In theory,

En teoría,

this evolutionary design technology could operate completely autonomously

esta tecnología de diseño evolutivo podría operar de manera completamente autónoma

in a faraway place.

en un lugar lejano.

But equally it could be guided by humans.

Pero igualmente podría ser guiada por humanos.

Just as we breed plants for qualities such as drought resistance or taste,

Así como cultivamos plantas

por cualidades como la resistencia a la sequía o el sabor,

the human robot breeder could guide artificial evolution to producing robots

el criador de robots humanos podría guiar la evolución artificial para producir

with specific qualities.

robots con cualidades específicas.

For example,

Por ejemplo,

the ability to squeeze through a narrow gap

la capacidad de atravesar un espacio estrecho

or perhaps operate at low energy.

o tal vez operar con poca energía.

This idea of artificial evolution imitating biological evolution

Esta idea de la evolución artificial que imita la evolución biológica

using a computer program

utilizando un programa de computadora

to breed better and better solutions to problems over time

para generar mejores y mejores soluciones a los problemas a lo largo del tiempo

isn't actually new.

no es algo nuevo.

In fact, artificial evolution,

De hecho, la evolución artificial,

algorithms operating inside a computer,

algoritmos que operan dentro de una computadora,

have been used to design everything from tables to turbine blades.

se han utilizado para diseñar todo, desde mesas hasta palas de turbinas.

Back in 2006,

En 2006,

NASA even sent a satellite into space with a communication antenna

la NASA incluso envió un satélite al espacio con una antena de comunicación

that had been designed by artificial evolution.

diseñada por evolución artificial.

But evolving robots is actually much harder

Pero evolucionar robots es en realidad mucho más difícil

than evolving passive objects such as tables,

que evolucionar objetos pasivos como mesas,

because robots need brains as well as bodies

porque los robots necesitan cerebros y cuerpos

in order to make sense of the information in the world around them

para dar sentido a la información del mundo que los rodea

and translate that into appropriate behaviors.

y traducirla en comportamientos apropiados

So how do we do it?

Entonces, ¿cómo lo hacemos?

Surprisingly, evolution only needs three ingredients:

Sorprendentemente, la evolución solo necesita tres ingredientes:

a population of individuals which exhibit some physical variations;

una población de individuos que presenten algunas variaciones físicas;

a method of reproduction

un método de reproducción

in which offspring inherit some traits from their parents

en el que la descendencia hereda algunos rasgos de sus padres

and occasionally acquire new ones via mutation;

y ocasionalmente adquiere otros nuevos a través de mutaciones;

and finally, a means of natural selection.

y finalmente, un medio de selección natural.

Entonces podemos replicar estos tres ingredientes para desarrollar robots

So we can replicate these three ingredients to evolve robots

using a mixture of hardware and software.

usando una combinación de hardware y software.

The first task is to design a digital version of DNA.

La primera tarea es diseñar una versión digital del ADN.

That is a digital blueprint that describes the robot's brain, its body,

Ese es un plano digital que describe el cerebro del robot, su cuerpo,

its sensory mechanisms and its means of locomotion.

sus mecanismos sensoriales y sus medios de locomoción.

Using a randomly generated set of these blueprints,

Usando un conjunto generado aleatoriamente de estos planos,

we can create an initial population of 10 or more robots

podemos crear una población inicial de 10 o más robots

to kick-start this evolutionary process.

para iniciar este proceso evolutivo.

We've designed a technology that can take the digital blueprint

Hemos diseñado una tecnología que puede tomar el plano digital

and turn it into a physical robot without any need for human assistance.

y convertirlo en un robot físico sin necesidad de asistencia humana.

For example, it uses a 3D printer to print the skeleton of the robot

Por ejemplo, utiliza una impresora 3D para imprimir el esqueleto del robot

and then an automated assembly arm like you might find in a factory

y luego un brazo de ensamblaje automatizado

como el que podría encontrar en una fábrica

to add any electronics and moving parts,

para agregar componentes electrónicos y móviles,

including a small computer that acts as a brain.

incluida una pequeña computadora que actúa como cerebro.

And to enable this brain to adapt to the new body of the robot,

Y para permitir que este cerebro se adapte al nuevo cuerpo del robot,

we send every robot produced to an equivalent of a kindergarten,

enviamos cada robot producido a un equivalente a un jardín de infantes,

a place where the newborn robot can refine its motor skills

lugar donde el robot recién nacido puede refinar sus habilidades motoras casi

almost like a small child would.

como lo haría un niño pequeño.

To mimic natural selection,

Para imitar la selección natural,

we score these robots on the ability to conduct a task.

puntuamos a estos robots en la capacidad de realizar una tarea.

And then we use these scores

Y luego usamos estos puntajes

to selectively decide which robots get to reproduce.

para decidir selectivamente qué robots pueden reproducirse.

The reproduction mechanism

El mecanismo de reproducción

mixes the digital DNA of the chosen parent robots

mezcla el ADN digital de los padres robots elegidos

to create a new blueprint for a child robot

para crear un nuevo modelo para un niño robot

that inherits some of the characteristics from its parents

que hereda algunas de las características de sus padres,

but occasionally also exhibits some new ones.

pero ocasionalmente también exhibe algunas nuevas.

And by repeating the cycle of selection and reproduction over and over again,

Y al repetir el ciclo de selección y reproducción una y otra vez,

we hope that we can breed successive generations of robots

esperamos poder criar sucesivas generaciones de robots

where, just like is often observed in biological evolution,

donde, tal como se observa a menudo en la evolución biológica,

each generation gets better than the last,

cada generación es mejor que la anterior,

with the robots gradually optimizing their form and their behavior

con los robots optimizando gradualmente su forma. y su comportamiento

to the task and the environment that they find themselves in.

ante la tarea y el entorno en el que se encuentran.

Now, although this can all take place

Ahora, aunque todo esto puede ocurrir

in a time frame that's much faster than biological evolution,

en un marco de tiempo que es mucho más rápido que la evolución biológica,

which sometimes takes thousands of years,

que a veces toma miles de años,

todavía es relativamente lento en términos los marcos de tiempo que podríamos esperar

it's still relatively slow in terms of the time frames we might expect

in our modern world

en nuestro mundo moderno

to design and produce an artifact.

para diseñar y producir un artefacto.

It's mainly due to the 3D printing process,

Se debe principalmente al proceso de impresión 3D,

which can take more than four hours per robot,

que puede llevar más de cuatro horas por robot,

depending on the complexity and the shape of the robot.

según la complejidad y la forma del robot.

But we can give our artificial evolutionary process a helping hand

Pero podemos ayudar a nuestro proceso evolutivo artificial a reducir la cantidad

to reduce the number of physical robots that we actually need to make.

de robots físicos que realmente necesitamos hacer.

We create a digital copy of every robot produced

Creamos una copia digital de cada robot producido

inside a simulation in a computer,

dentro de una simulación en una computadora,

and we allow this virtual population of robots to evolve.

y permitimos que esta población virtual de robots evolucione.

Now it's quite likely that the simulation isn't a very accurate representation

Ahora bien, es bastante probable

que la simulación no sea una representación muy precisa

of the real world.

del mundo real.

But it has an advantage that it enables models of robots to be created

Pero tiene la ventaja de que permite crear

and tested in seconds rather than hours.

y probar modelos de robots en segundos en lugar de horas.

So using the simulator technology,

Entonces, al usar la tecnología del simulador,

we can quickly explore the potential of a wide range of robot types

podemos explorar rápidamente el potencial de una amplia gama de tipos de robots

of different shapes and sizes, of different sensory configurations,

de diferentes formas y tamaños, de diferentes configuraciones sensoriales,

and quickly get a rough estimate of how useful each robot may be

y obtener rápidamente una estimación

aproximada de cuán útil puede ser cada robot

before we physically make it.

antes de que lo fabriquemos físicamente.

And we predict that by allowing a novel form of breeding

Y predecimos que al permitir una forma novedosa de reproducción

in which a physical robot can breed with one of its virtual cousins,

en la que robot físico puede reproducirse con uno de sus primos virtuales,

then the useful traits that have been discovered in simulation

los rasgos útiles que se han descubierto en la simulación

will quickly spread into the physical robot population,

se extenderán rápidamente a la población de robots físicos,

where they can be further refined in situ.

donde se pueden refinar aún más. en el lugar.

It might sound like science fiction,

Puede sonar a ciencia ficción,

but actually there's a serious point.

pero en realidad hay un punto serio.

While we expect the technology that I've just described

Si bien esperamos que la tecnología que acabo de describir

to be useful in designing robots,

sea útil para diseñar robots,

for example, to work in situations where it's unsafe to send humans

por ejemplo, para trabajar en situaciones en las que no es seguro enviar humanos

or to help us pursue our scientific quest for exoplanetary exploration,

o para ayudarnos a continuar nuestra

búsqueda científica de exploración exoplanetaria,

there are some more pragmatic reasons

hay algunas razones más pragmáticas

why we should consider artificial evolution.

por las que deberíamos considerar la evolución artificial.

A medida que el cambio climático se acelera,

As climate change gathers pace,

it is clear that we need a radical rethink

está claro que necesitamos un replanteamiento radical

to our approach to robotic design here on Earth

de nuestro enfoque del diseño robótico aquí en la Tierra

in order to reduce that ecological footprint.

para reducir esa huella ecológica.

For example,

Por ejemplo,

creating new designs of robot built from sustainable materials

crear nuevos diseños de robots construidos con materiales sostenibles

que funcionen con bajo consumo de energía,

that operate at low energy,

that are repairable and recyclable.

que sean reparables y reciclables.

It's quite likely that this new generation of robots

Es muy probable que esta nueva generación de robots

won't look anything like the robots that we see around us today,

no se parezca en nada a los robots que vemos hoy

a nuestro alrededor, pero esa es exactamente

but that's exactly why artificial evolution might help.

la razón por la que la evolución artificial podría ayudar.

Discovering novel designs by processes that are unfettered by the constraints

Descubrir diseños novedosos mediante

procesos que no están sujetos restricciones

that our own understanding of engineering science

que nuestra propia comprensión de la ciencia de la ingeniería

imposes on the design process.

impone al proceso de diseño.

Thank you.

Gracias.

(Applause)

(Aplausos)