El robot que rema y se alimenta de contaminación | Jonathan Rossiter | TEDxWarwick

Destacando la importancia de aplicar versiones mejoradas de los procesos que observamos en los organismos vivos en la robótica, la charla de Jonathan ofrece un ejemplo de esta forma de pensar a través del "Rema-bot". Basado en el Corixidae, un insecto acuático que se alimenta de algas y plantas muertas, se trata de un diminuto robot que se alimenta al tragar agua sucia.

Jonathan es profesor de Robótica y jefe del grupo de Soft Robotics en el Laboratorio de Robótica de Bristol. Jonathan destaca la importancia de aplicar versiones mejoradas de los procesos que observamos en los organismos vivos a la robótica. Un ejemplo de esta manera de pensar se puede encontrar en el barquero de agua. Desarrollado en Bristol y basado en el barquero de agua, un insecto acuático que se alimenta de algas y plantas muertas, este bot es un diminuto robot que se alimenta al tragar agua sucia.

Esta charla es de un evento TEDx, organizado de manera independiente a las conferencias TED. Más información en: http://ted.com/tedx

Hola, soy ingeniero

y construyo robots.

Por supuesto que todos saben
qué es un robot, ¿verdad?

Si no lo saben, quizás vayan a Google

y busquen qué es un robot.

Así que hagámoslo.

Si vamos a Google, esto es lo que aparece.

Como pueden ver,
hay diferentes tipos de robots,

pero predomina la estructura humanoide.

Lucen muy convencionales

porque son de plástico o de metal,

tienen motores, engranajes y demás.

Algunos lucen amigables,

podrían subir y abrazarlos.

Algunos no son tan amigables,

lucen como salidos de "El exterminador".

De hecho, ellos podrían
salir de "El exterminador".

Se puede hacer muchas cosas
increíbles con estos robots,

pueden hacer cosas muy emocionantes.

Pero me gustaría ver
diferentes tipos de robots,

me gustaría hacer
diferentes tipos de robots.

Me inspiro en cosas
que no se parecen a nosotros,

pero que se parecen a estos.

Estos son organismos naturales biológicos

y pueden hacer cosas increíbles
que nosotros no podemos,

ni tampoco los robots actuales.

Ellos hacen todo tipo de cosas
como moverse sobre el piso,

entran en nuestros jardines
y se comen nuestros cultivos,

escalan árboles,

entran y salen del agua,

atrapan insectos y los digieren.

Hacen cosas muy interesantes.

Viven, respiran, mueren,

comen cosas del medio ambiente.

Nuestros robots actuales
no pueden hacer eso.

¿No sería increíble

si pudiesen usar algunas de estas
características en futuros robots

para poder resolver algunos
problemas muy interesantes?

Examinaremos algunos problemas ambientales

donde podamos usar
las habilidades y tecnologías

derivadas de estos animales

y de estas plantas,

y podamos usarlos para
resolver estos problemas.

Veamos dos de estos problemas ambientales.

Ambos provocados por nosotros,

esta es la interacción humana
con el medio ambiente,

haciendo algunas cosas
bastantes desagradables.

La primera es provocada
por la presión demográfica.

Tanta es la presión demográfica
alrededor del mundo

que la agricultura y ganadería se usan
para producir más y más cultivos.

Para hacer eso,

los granjeros ponen cada vez
más químicos en la tierra.

Ellos ponen fertilizantes,
nitratos, pesticidas,

todo tipo de cosas que fomentan
el crecimiento de los cultivos,

pero provocan algunos impactos negativos.

Un impacto negativo es que que si
se pone mucho fertilizante en la tierra,

no todo va a los cultivos.

Mucho de eso se queda en la tierra,

luego cuando llueve,

estos químicos van
a las aguas subterráneas.

Y de las aguas subterráneas,

luego se van a los arroyos,
a los lagos, a los ríos

y al mar.

Si Uds. ponen todos
estos químicos, estos nitratos,

en estos tipos de ambientes,

hay organismos en esos entornos
que serían afectados por ello,

las algas, por ejemplo.

Las algas aman el nitrato,
aman el fertilizante,

así que absorben todos estos químicos,

y si las condiciones son correctas,
se producirán en masa.

Se producirán montones de algas nuevas.

Esto se llama floración.

El problema es que cuando
las algas se reproducen así,

aniquilando el oxígeno del agua.

Tan pronto como eso pase,

los otros organismos en el agua
no podrán sobrevivir.

Entonces, ¿qué hacemos?

Tratamos de producir un robot
que coma las algas,

las consumirá y lo hará de forma segura.

Esto es un gran problema,

pueden verlo en esta diapositiva,

aquí hay una floración de algas
cerca de la costa de Cornualles,

en 1999.

Tenía 50 kilómetros de largo.

Este es un problema masivo

que va a tener un impacto
en los pescadores, mariscos y demás.

Ese es el primer problema.

El segundo problema,
también provocado por nosotros,

y tiene que ver con
la contaminación de petróleo.

El petróleo sale
de los motores que usamos,

los botes que usamos.

Algunos buques descargan
sus depósitos de petróleo en el mar,

de ese modo, se libera
el petróleo en el mar.

Además, ocurren otros desastres,

desastres de ductos,
desastres de campos petroleros.

Aquí está el derrame de petróleo
del Deepwater Horizon del 2010.

Desde la imagen satelital, se puede ver
el derrame masivo de petróleo.

Eso tiene un impacto devastador
en el medio ambiente,

en las aves, en los pescados
y en la costa.

¿No sería bueno si pudiésemos
tratar eso de alguna manera

usando robots que pudiesen comer
la contaminación producto del petróleo?

Así que eso es lo que hacemos.

Creamos robots que comerán contaminación.

Para construir al robot,

nos inspiramos en dos organismos.

A la derecha, ven al tiburón peregrino.

El tiburón peregrino es un gran tiburón.

No es carnívoro,
así que pueden nadar con él,

como pueden ver.

El tiburón peregrino abre su boca,

y nada, a través del agua,
recolectando plancton.

Al hacerlo, digiere la comida

y luego utiliza esa energía en su cuerpo
para mantener el movimiento.

¿Podríamos hacer un robot como ese,

como el tiburón peregrino
que avanza a través del agua

y se come la contaminación?

Bien, veamos si podemos hacerlo.

Pero también, nos inspiramos
de otros organismos.

Tengo una imagen del barquero del agua,

el barquero de agua es muy lindo.

Cuando nada en el agua,

utiliza sus piernas como paletas
para empujarse a sí mismo.

Tomamos esos dos organismos

y los combinamos para hacer
un nuevo tipo de robot.

De hecho, porque estamos usando
al barquero de agua como inspiración,

nuestro robot se sienta
en la superficie del agua,

y rema,

lo llamamos el "Rema-bot".

Este bot es un robot que rema.

Bien. Entonces, ¿cómo se vería?

Aquí tenemos imágenes del "Rema-bot",

y como verán,

no se ven para nada como los robots
que vimos al comienzo.

Google está equivocado,
los robots no se ven así,

ellos se ven así.

Aquí tengo a este robot.

Ya se los muestro.

Les dará una idea de su tamaño,

y no se parece en nada a los otros.

Bien, está hecho de plástico,

ahora observaremos los componentes

que forman al robot que rema,

lo que lo hace muy especial.

Este robot consiste en tres partes,

esas tres partes son realmente
como partes de cualquier organismo.

Tiene un cerebro,

tiene un cuerpo

y tiene un estómago.

Necesita el estómago para crear energía.

Todo robot que rema tendrá
esos tres componentes,

y cualquier organismo
tendrá esos tres componentes,

así que repasemos uno a la vez.

Tiene un cuerpo,

su cuerpo está hecho de plástico,

se sienta en la superficie del agua.

Tiene aletas por este lado,

paletas que le ayudan a moverse,

como el barquero del agua.

Tiene un cuerpo de plástico,

pero aquí hay una suave boca de goma,

y una boca aquí, tiene dos bocas.

¿Por qué tiene dos bocas?

Uno es para dejar entrar la comida

y la otra parte es dejarla salir.

Pueden ver que tiene
una boca y un trasero,

o un...

(Risas)

algo por donde las cosas salen,

el cual es como un organismo real.

Empieza a verse
como aquel tiburón peregrino.

Ese es el cuerpo.

El segundo componente
sería el estómago.

Necesitamos darle energía al robot
y tratar la contaminación,

la contaminación ingresa,

y esto hará algo.

Tiene una celda aquí en el medio
llamada celda de energía microbiana.

Lo dejo aquí y levanto
la celda de combustible.

Aquí. En vez de tener baterías,

en lugar de tener un sistema
de energía convencional,

tiene uno de estos.

Este es el estómago.

Realmente es un estómago

porque pueden poner energía
por este lado en forma de contaminación,

y crea electricidad.

¿Qué es esto?

Se llama celda de combustible microbiana.

Es como una celda de combustible químico,

la cuál habrán visto en la escuela,

o podrían haberla visto en las noticias.

Estas celdas de combustible
toman hidrógeno y oxígeno,

pueden combinarlos juntos
y obtienen electricidad.

Es una tecnología muy sólida;
se usó en las misiones espaciales Apolo.

Eso es de hace 40 a 50 años.

Este es ligeramente nuevo.

Es una de combustible microbiano.

Es el mismo principio:

obtiene oxígeno de un lado,

pero en lugar de tener
hidrógeno del otro lado,

tiene un poco de sopa,

y dentro de esa sopa,
hay microbios vivientes.

Si toman algún material orgánico,

podría ser producto
de residuos, algo de comida,

quizás un poco de su sándwich,

podrían ponerlo aquí,
los microbios se comerán esa comida,

y podrán convertirlo en electricidad.

No solo eso, pero si seleccionan
el tipo correcto de microbios,

pueden usar la celda de combustible
microbiano para tratar la contaminación.

Si escogen los microbios correctos,

los microbios comerán algas.

Si usan otros tipos de microbios,

éstos comerán gasolina y petróleo.

Pueden ver cómo
este estómago podría ser usado

no solo para tratar la contaminación

sino también para generar electricidad
de la contaminación.

El robot se mueve a través del entorno,

ingiere comida en su estómago,

digiere comida, crea electricidad,

usa esa electricidad
para moverse a través del entorno

y continúa haciéndolo.

Bien, veamos qué pasa
cuando nuestro robot funciona,

cuando rema un poco.

Aquí tenemos un par de vídeos,

lo primero que verán ...
espero que puedan verlo

es la boca abierta.

La boca frontal y trasera abiertas,

se mantendrán abiertas lo suficiente,

luego el robot empezará
a remar hacia adelante.

Se mueve en el agua,

la comida ingresa
y salen los desperdicios.

Una vez que se mueve lo suficiente,

se detiene y luego cierra la boca,

lentamente cierra las bocas,

y luego se sienta aquí,

y digiere la comida.

Por supuesto, estas celdas
de combustible microbiano

contienen microbios.

Lo que se requiere es mucha energía

saliendo de esos microbios
tan rápido como sea posible.

Pero no podemos forzar a los microbios,

generan poca electricidad por segundo.

Generan milivatios o microvatios.

Pongámoslo en contexto.

Su celular por ejemplo,

uno de estos modernos,

si lo usan, consumen cerca de un vatio.

Eso es mil o un millón de veces más
de energía que eso consume

comparado con la celda
de combustible microbiano.

¿Cómo podemos hacerle frente?

Bien, cuando el robot
termina su digestión,

cuando ingiere la comida,

se sentará y esperará hasta
haber consumido toda la comida.

Podría tardar algunas horas,
podría tardar algunos días.

Un ciclo típico para el "Rema-bot" es así:

Abre la boca,

se mueve,

cierra la boca

y se sienta por un tiempo a esperar.

Una vez que digiere su comida,

luego pueden volver a hacer lo mismo.

Pero saben, es similar a
un organismo real, ¿verdad?

Parece el tipo de cosas que hacemos.

Sábado por la noche, salimos,
abrimos nuestras bocas,

llenamos nuestros estómagos,

nos sentamos frente a la tele y digerimos.

Cuando nos saciamos,
hacemos lo mismo otra vez.

Bien, si tenemos suerte con este ciclo,

al final del ciclo, tendremos
suficiente energía sobrante

para ser capaces de hacer algo más.

Podríamos enviar un mensaje, por ejemplo.

Podríamos enviar un mensaje diciendo:

"Esta es cuánta contaminación
he comido recientemente",

o "este es el tipo de cosas
que he encontrado",

o "aquí es donde estoy".

Esa habilidad para mandar un mensaje
diciendo: "aquí es donde estoy",

es verdad, realmente importante.

Si piensan en los derrames
de petróleo que vimos antes,

o esas floraciones de algas masivas,

lo que realmente quieren hacer
es poner su Rema-bot afuera,

se coma toda esa contaminación,

y luego tengan que ir a recogerlos.

¿Por qué?

Porque actualmente estos "Rema-bots",

este robot que tengo aquí,

contiene motores, contiene cables,

contiene componentes
que no son biodegradables.

Los "Rema-bots" actuales contienen
cosas como baterías toxicas.

No pueden dejarlos
en el medio ambiente,

así que necesitan rastrearlos,

y cuando ellos terminen
de hacer su trabajo,

Uds. deben recogerlos.

Eso límita el número
de Rema-bots que pueden usar.

Si, por otro lado,

Uds. tienen un robot
similar a un organismo biológico,

cuando llega al final de su vida,

puede morir y degradarse por completo.

¿No sería increíble si estos robots,

en lugar de ser así,
hechos de plástico,

sean hechos de otros materiales,

así que cuando los tiren al mar,

se biodegradan por completo?

Eso cambia la forma
en el cual usamos robots.

En lugar de poner 10 o 100
dentro del ambiente,

tener que rastrearlos,

y luego cuando mueran,

recogerlos,

puedan poner miles,

un millón, mil millones
de robots en el ambiente.

Esparcidos por allí.

Sabiendo que al final de sus vidas,
ellos se van a desintegrar totalmente.

No necesitan preocuparse por ello.

Eso cambia la forma
en que piensan sobre los robots

y la forma en que los usan.

La pregunta es: ¿Pueden hacerlo?

Bien, hemos mostrado
que sí se puede hacer.

Pueden hacerse robots biodegradables.

Lo que es interesante
es poder usar materiales caseros

para hacer robots biodegradables.

Les mostraré algunos;
se podrían sorprender.

Pueden hacer un robot de gelatina.

En lugar de tener un motor,
el cual tenemos al momento,

pueden hacer cosas
llamadas músculos artificiales.

Los músculos artificiales
son materiales inteligentes,

le aplican electricidad,

se contraen, se curvan
o se tuercen.

Se ven como verdaderos músculos.

En lugar de tener un motor,
tienen estos músculos artificiales.

Pueden hacer músculos
artificiales de gelatina.

Si pueden tomar algo
de gelatina y sales,

y con un poco de mangoneo,

pueden hacer un músculo artificial.

Pueden hacer lo mismo
con caucho natural, látex.

Podrían hacer un robot usando un globo.

Pueden hacer un robot
con un guante de goma.

Pueden hacer un robot de papel.

Pueden hacer actuadores,
aquello que se mueve,

con electricidad, hecho de papel.

Probamos que se puede hacer un estómago
de celda de combustible microbiano

solo con papel.

Así que podrían hacer todo un robot
con materiales biodegradables.

Los arrojan allá afuera,
y ellos se biodegradan.

Bien, es muy, muy emocionante.

Va a cambiar totalmente el modo
en que pensamos sobre los robots,

pero también les permite
a Uds. ser muy creativos

en el modo de pensar sobre lo
que se puede hacer con estos robots.

Le voy a dar un ejemplo.

Si pueden usar gelatina
para hacer un robot,

podemos comer gelatina, ¿cierto?

¿Por qué no hacer algo como esto?

Un robot de osito de goma.

Aquí tengo unos que preparé antes.

Aquí tengo un paquete,

y tengo uno con sabor a limón.

Me gusta este osito de goma,
no es robotizado, ¿verdad?

Tenemos que imaginarlo.

Lo que se hace con uno de estos
es ponerlos en la boca,

este de limón está bueno.

Traten de no masticarlo mucho,
es un robot, puede que no les guste.

Luego lo tragan.

Luego entrará en su estómago.

Cuando está dentro de su estómago,
se mueve, piensa, se tuerce, se dobla,

hace algo.

Se podría ir más abajo
hacia sus intestinos,

descubrirá si tienen
alguna úlcera o cáncer,

tal vez dará una inyección o algo así.

Uds. saben que una vez
que termine su trabajo,

puede ser consumido
por su estomágo mismo.

o si no quieren eso,

se podría pasar directamente
a través de Uds.,

al baño,

y es degradado en el entorno.

De nuevo, esto cambia la forma en que
pensamos sobre los robots.

Empezamos buscando a robots
que podrían comer contaminación,

y luego buscamos a robots
que podamos comer.

Espero que esto les dé una idea

de las cosas que podemos
hacer con los robots del futuro.

Muchas gracias por su atención.

(Aplausos)