El auge de los robots setas: los robots impulsados por hongos están aquí

La necesidad de robots delicados

When making robotic systems out of controlled environments like factory floors, they need to have a “soft” touch, with precise control over their movement.

Esto requiere sensores muy sensibles, especialmente sensores táctiles. Esto a menudo necesita dispositivos electrónicos muy complejos y frágiles, lo que resulta difícil de mantener fiables durante años de uso en entornos difíciles. Además, suele utilizar metales raros o contaminantes, como los elementos de tierras raras, lo que incrementa el costo de dichos robots.

Al mismo tiempo, los sistemas biológicos lo hacen constantemente usando solo componentes básicos como azúcares y proteínas.

En los últimos años, ha surgido una tendencia creciente a mirar la biología para mejorar los robots. Parte de esto implica replicar diseños de metal y plástico de la naturaleza, un método llamado biomímesis. Exploramos esto en artículos como “Cómo la robótica puede inspirarse en la naturaleza.”

Otra tendencia es la robótica blanda, con actuadores, partes móviles y de contacto hechas de materiales flexibles, a veces impresas en 3D, como describimos en “Robótica blanda para beneficiarse de la espuma fluidizada,” “Manos como un humano: la nueva fabricación aditiva ayuda a la robótica blanda a ser real” y “Cápsulas de gel magnético podrían avanzar tanto la robótica como la medicina.”

¿Y si, en lugar de replicar habilidades biológicas con material artificial, utilizamos tejidos biológicos reales e los integramos con los sistemas robóticos?

Esto es lo que han logrado investigadores de la Universidad de Cornell (EE. UU.) y la Universidad de Florencia (Italia). En un artículo publicado en Science Robotics, bajo el título “Control sensorimotor de robots mediado por mediciones electrofisiológicas de micelios fúngicos“, describen cómo usaron hongos para crear sensores robóticos basados en biología.

Señales bioeléctricas de los hongos

Esto puede sorprender a muchos, pero los hongos son organismos extremadamente complejos. Su micelio (los filamentos microscópicos invisibles que forman parte del hongo) puede transportar señales eléctricas y generarlas en respuesta a estímulos.

Por ejemplo, la luz puede provocar una descarga eléctrica en el micelio, y las señales químicas también pueden hacerlo. Por ello, es un buen candidato para crear biosensores utilizables en máquinas artificiales como robots.

Mantener vivo un biorobot

Investigaciones previas ya habían intentado integrar tejidos biológicos en robots, como por ejemplo músculos cultivados en laboratorio (ver “Actuadores basados en músculo podrían maximizar el potencial de soluciones robóticas”).

Sin embargo, esto es un poco complicado en la práctica, ya que la mayoría de los tejidos son difíciles de mantener vivos dentro de una estructura robótica. Necesitan la temperatura adecuada, humedad y suministro de nutrientes, y pueden ser vulnerables a contaminaciones/infecciones, problemas que no existen en los robots “normales”.

Y si los tejidos musculares se enferman por cualquiera de estas razones, el robot perderá rápidamente funciones.

En contraste, los micelios fúngicos son particularmente robustos, habiendo evolucionado para vivir solos en entornos exteriores y competir contra otros hongos, mohos, bacterias y virus sin protección adicional (a diferencia de los tejidos musculares, que dependen del resto del organismo, como su sistema inmunitario, para protegerse).

El micelio también es especialmente hábil para percibir su entorno externo mediante luz, presión/tacto y detección química.

Combinado con su tendencia a crear señales bioeléctricas en respuesta a estímulos, genera biosensores perfectos cuyas señales pueden ser leídas y “decodificadas” por un chip electrónico, mientras es lo suficientemente resistente como para sobrevivir en un robot.

Cómo funcionan los robots fúngicos

Lo que hicieron los investigadores fue cultivar el micelio dentro de la electrónica del robot. Luego entrenaron el algoritmo del robot para interpretar correctamente la señal del micelio en respuesta a estímulos.

El sistema creado por los investigadores puede bloquear vibraciones e interferencias electromagnéticas que podrían enturbiar la señal del micelio.

Este fue un nuevo paso en la construcción de biorobots, y uno importante, ya que permite registros electrofisiológicos estables y a largo plazo durante operaciones móviles y sin ataduras.

Esto crea una máquina biohíbrida, capaz de reaccionar a señales de luz. En el futuro, planean que también responda a señales químicas.

Esto abre posibilidades interesantes, como por ejemplo un robot que pueda detectar la química del suelo en cultivos en hileras y decidir si y cuánto fertilizante se necesita. En ese caso, se avanzaría un paso más el progreso de la robótica en la agricultura, como discutimos en “Los inversores deben tomar nota: la robótica está tomando el control de la agricultura”.

De manera similar, podríamos hacer que el micelio detecte patógenos.

Un campo multidisciplinario

Al ser un campo científico nuevo, sin procedimientos o productos estandarizados, este tipo de robot puede ser un poco más complejo de desarrollar que los tradicionales.

“Necesitas tener una formación en ingeniería mecánica, electrónica, algo de micología, algo de neurobiología, algún tipo de procesamiento de señales. Todos estos campos se combinan para construir este tipo de sistema.”

Anand Mishra – investigador asociado en el Organic Robotics Lab liderado por Rob Shepherd.

En esta investigación, Anand Mishra colaboró con Bruce Johnson, investigador senior en neurobiología y comportamiento, sobre cómo registrar la señal eléctrica de la membrana del micelio. Y con Kathie Hodge, profesora asociada de biología planta-microbio, sobre cómo cultivar cultivos de micelio limpios y evitar contaminaciones al insertar electrodos, ya que el micelio puede luchar contra la contaminación, aunque sea más robusto que la mayoría de las demás opciones bio‑robóticas.

Primeros prototipos

Se construyeron dos robots biohíbridos: un robot blando con forma de araña y un bot con ruedas.

Fuente: Cornell University

Cada uno podía reaccionar caminando y rodando en respuesta a picos continuos naturales en la señal del micelio. También reaccionaban a cambios en el entorno, como la luz ultravioleta, modificando el movimiento del robot.

Invertir en bio‑ y robótica blanda

Los robots blandos y bio‑robóticos probablemente serán una parte creciente del mercado de robótica en expansión, ya que los robots están saliendo progresivamente de los pisos de fábrica para ayudar en la atención de pacientes en hospitales, mover mercancías en almacenes o cosechar frutas en campos y huertos.

Puede invertir en empresas relacionadas con la robótica a través de muchos corredores, y aquí, en securities.io, encontrará nuestras recomendaciones de los mejores corredores en EE. UU., Canadá, Australia, Reino Unido, así como muchos otros países.

Si no le interesa seleccionar empresas robóticas específicas, también puede explorar ETFs robóticos como GlobalX Robotics & Artificial Intelligence ETF (BOTZ), iShares Automation & Robotics UCITS ETF (RBOT) o Global Robotics & Automation Index ETF (ROBO), o consultar otros en nuestro artículo “5 Mejores ETFs de Robótica & Inteligencia Artificial (IA) para Invertir” que le ofrecerá una exposición más diversificada para capitalizar el creciente sector robótico.

O también puede consultar nuestro artículo sobre los “10 Mejores Empresas de Robótica”.

Empresas de robótica

1. Soft Robotics

Esta empresa está listada de forma privada y, en 2018, ABB Technological Ventures estableció una asociación con Soft Robotics para acelerar el desarrollo de computación microfluídica y agarradores blandos para robots.

Soft Robotics se centra en desarrollar mGripAI, un robot con agarre blando para la industria de procesamiento de alimentos, combinado con visión 3D completa y sistema de IA, utilizando el sistema de agarre IRB360 FlexPicker de ABB.

Fuente: Soft Robotics

El enfoque de la empresa podría integrar también fluidos de espuma, considerando su experiencia en la aplicación de la tecnología microfluídica a casos del mundo real.

También puede ver mGripAI en acción en este video.

Por ahora, la principal aplicación de actuadores y agarradores blandos está en procesos industriales, especialmente en la industria alimentaria.

En el futuro, los avances en IA, visión por máquina, tecnología de baterías y robótica blanda deberían permitir la creación de robots capaces de asistir a enfermeras, comerciantes, limpiadores y otras tareas que actualmente dependen casi al 100 % de la mano de obra humana.

En cualquier caso, podemos ver fácilmente lo útil que sería contar con sensores químicos basados en micelio para detectar compuestos nocivos, alimentos en mal estado u otras señales químicas que podrían detectarse al tocar objetos con el sistema de agarre FlexPicker.

2. Boston Dynamics

Desarrollado como un perro amarillo sin cabeza, Spot, por Boston Dynamics, puede escalar colinas y navegar escaleras. El dispositivo tenía un precio de US$74,500. Sirvió para muchos propósitos, desde inspeccionar fábricas, sitios de construcción y entornos peligrosos, hasta escalar y navegar escaleras.

Spot ahora es capaz de operar 24 horas al día, 7 días a la semana, sin intervenciones. Puede cargarse de forma autónoma y planificar dinámicamente alrededor de nuevos obstáculos. Según cifras oficiales, los robots Spot han llegado a más de 1,000 clientes hasta la fecha.

Spot atiende a una variedad de industrias, incluyendo manufactura, energía y recursos naturales, construcción, academia y educación, y gobierno.

Los sensores químicos y/o de luz basados en micelio podrían ser una gran adición a una plataforma tan ultra‑móvil.

Después de que Hyundai cerró su acuerdo para adquirir Boston Dynamics, poseía una participación del 80 % en la compañía. SoftBank, a través de una de sus filiales, controlaba el restante 20 %.

Boston Dynamics también ganó una enorme fama en internet por el progreso radical que logró con su robot humanoide Atlas.

Fuente: Boston Dynamics

Hyundai siempre ha sido primero una empresa tecnológica mezclada con el típico estilo de conglomerado industrial surcoreano (chaebols).

Esto lo convierte en un candidato principal para adoptar la automatización y la robótica, especialmente en el contexto del colapso demográfico de Corea del Sur (menos de 0,78 nacimientos por mujer). Este descenso poblacional solo será manejable mediante la automatización de muchas tareas que actualmente realizan los humanos, y los robots polivalentes multitarea como los de Boston Dynamics podrían ser la clave para lograrlo.

Esto también coincide con la visión de futuro y la estrategia corporativa de Hyundai, con pronósticos de “la tasa de automatización aumentará un 78 % y la productividad por persona un 38 %”.