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La Inteligencia Artificial rumbo a Marte

Hola. ¿Cómo estás, estimado lector? Espero que muy bien.

Hoy decidí traerte una interesante entrevista hecha a una autoridad en materia de usos de la IA en misiones espaciales.

Me pareció increíble la velocidad con que los mismos se están multiplicando geométricamente y el hecho de que los alcances que tiene la IA a corto y mediano plazo fuera del ámbito terrestre son imposibles de imaginar.

Espero que sea de tu agrado y como siempre, te espero al final de la lectura.



Entrevista a Vandi Verma, subdirectora del Laboratorio de la Nasa

McKinsey, 2023


Vandi Verma lleva más de dos décadas diseñando y configurando robots.

En su trabajo como jefa de operaciones robóticas para el explorador Mars 2020 Perseverance y subdirectora del Laboratorio de la NASA, ha enviado robots a Marte y ha dado forma a la IA que impulsa sus capacidades de "pensamiento" y conducción.

En esta entrevista con David DeLallo, de McKinsey, descubrimos lo que significa poner a prueba los límites de la robótica en uno de los entornos más exigentes.



"David DeLallo: ¿Cuál ha sido su papel en el desarrollo y funcionamiento del vehículo explorador Perseverance?

Verma: Las operaciones robóticas en la misión del rover cubren todo lo relacionado con la navegación del mismo, ya sea dirigiendo sus movimientos en Marte desde la Tierra o utilizando su capacidad de auto-conducción. También incluye todo lo relacionado con el brazo robótico: cómo manipulamos la superficie, cuánto nos acercamos a las cosas y todas las incertidumbres relacionadas con ello. Otro aspecto es la toma de muestras; Mars Perseverance tiene un segundo sistema robótico dentro del rover con otro brazo que se encarga de la manipulación de las muestras. El último aspecto de las operaciones robóticas es la interfaz con el helicóptero Ingenuity.

También estamos mejorando continuamente los sistemas del rover durante las misiones. Aunque no podemos mejorar el hardware mientras está ahí arriba, sí podemos mejorar el software. Hemos realizado tres actualizaciones de software desde que amerizamos. Añadimos nuevas funciones, las probamos y decidimos cómo utilizarlas. Todo eso forma parte del trabajo.

Los ingenieros robóticos desempeñan muchas funciones diferentes durante el ciclo de vida de la misión. Yo escribí el código que se ejecuta en Marte para habilitar algunas de las capacidades del rover y trabajé en otras funciones a lo largo de la misión. La mayoría de nosotros trabajaremos en la construcción del robot y, una vez que americemos, participaremos en su funcionamiento.


DeLallo: ¿Participa usted en el funcionamiento del robot?

Verma: Sí, me sigue gustando hacer operaciones prácticas en Marte. Desde 2008, entre Spirit, Opportunity, Curiosity, y ahora Perseverance, he estado conduciendo los robots en Marte y manipulando el sistema de muestreo y sus brazos robóticos, así como haciendo operaciones de Ingenuity. Aprendo mucho cuando me siento detrás de los mandos y realizo estas operaciones.


DeLallo: ¿Cómo funcionan las operaciones autónomas del rover desde un punto de vista técnico?

Verma: Una de las cosas que la gente piensa a veces es que o lo manejamos nosotros o se conduce de forma autónoma. En realidad no son dos cosas distintas. Incluso cuando conduce de forma autónoma, tenemos que comunicar al robot lo que queremos que haga, de modo que incluso manejamos la capacidad autónoma.

Pero en cuanto a esta capacidad , una es la conducción autónoma. Y eso es realmente muy diesafiante, porque estás planeando no sólo una corta distancia, sino cientos de metros en Marte. Hay algunas cosas que el robot puede hacer muy bien de forma autónoma. Por ejemplo, es muy bueno detectando peligros geométricos. Gracias a la visión por ordenador, podemos crear un mapa tridimensional del terreno que le permite detectar si hay una roca grande, un peñasco o un cráter. Pero no es tan bueno detectando texturas y cosas como la arena. Cuando se realizan operaciones autónomas para la conducción autónoma, se le da cierta orientación. Creamos estas zonas en las que decimos: "Sabemos por la Tierra que esto es arena, así que no conduzcas por ella". Pero a bordo, a medida que conduce, se vuelve más inseguro acerca de su posición, no sabe dónde está porque no hay GPS en Marte. Sin embargo, es lo suficientemente inteligente como para aumentar su distancia de los peligros a medida que pasa el tiempo. Por tanto, se trata de una operación conjunta entre la capacidad humana y la robótica.


DeLallo: ¿Puede describir dónde entra en juego la IA?

Verma: Utilizamos la IA en varios ámbitos. Por un lado, nos ayuda a decidir qué es un terreno complejo y a determinar hasta qué punto debemos ser conservadores o no. Si eres demasiado conservador, acabas dejando tanto margen alrededor del terreno que el robot no podrá avanzar. También utilizamos la IA para que el rover pueda averiguar de forma autónoma qué roca es interesante. Tomamos imágenes gran angular y luego hacemos que el robot utilice algoritmos a bordo para decir: "Esa es la roca a la que quiero disparar el láser". Para ello, utilizamos varias técnicas offline para dar con los parámetros en sintonía con lo que es científicamente interesante y ayudar al robot a saberlo.

Otro ejemplo es la planificación a bordo. El rover tiene siete instrumentos y no sólo hace una cosa a la vez. Podemos conducir el vehículo y pilotear un helicóptero el mismo día o realizar mediciones de radar mientras conducimos. Así que el vehículo tiene que pensar: "¿Tengo energía para realizar estas dos actividades? ¿Debo realizarlas en serie? ¿Qué puedo hacer en paralelo? ¿Algo entra en conflicto con otro?" O, si mientras el rover está ejecutando en Marte de repente algo se cae, ¿es esa una oportunidad para que haga otra cosa interesante? Se trata de una capacidad de planificación a bordo. Aún no la hemos desplegado, pero estamos muy cerca de hacerlo. Cuando lo hagamos, dispondremos de un planificador capaz de observar continuamente las limitaciones, obtener datos del rover y decidir si hacer algo diferente y optimizar el plan basándose en esa información.


DeLallo: Lleva más de 20 años desarrollando robótica avanzada. ¿Cuáles son los mayores cambios que ha visto?

Verma: Ha sido muy interesante. Cuando estaba en la escuela de posgrado, era muy emocionante porque había mucho que hacer en el campo y en los laboratorios, y veías el potencial. Pero estábamos en una fase en la que, por ejemplo, en lo que respecta a la conducción autónoma, ni siquiera habíamos tenido el primer desafío de la DARPA (Agencia de Proyectos de Investigación Avanzada de Defensa). Sin embargo, teníamos robots. Sabíamos que esta capacidad tenía un enorme potencial. Pero nos encontrábamos en una fase en la que el robot se detenía, tomaba una imagen, creaba un mapa de peligros, pensaba mucho y luego pensaba: "Bueno, tal vez debería conducir por este camino, o tal vez debería hacerlo por otro". Y entonces nos entusiasmábamos. Pero para el observador, era como ver a un niño de dos años".

Ahora trabajo con muchos ingenieros de la NASA. Aunque siempre hay que hacer un poco de conducción manual, estamos llegando a esta fase con nuestra capacidad de autoconducción en la que estamos dispuestos a dejar que el robot conduzca, porque sabemos que lo que hará es en realidad es mejor que nuestras optimizaciones debido a que está utilizando nueva información en todo momento. Podemos ver la imagen desde su punto de vista al principio de la conducción, pero una vez que el robot empieza a moverse, está recopilando mucha más información a bordo que la que nosotros vamos a tener. Creo que ahí está el gran cambio: la capacidad y la confianza han llegado a un punto en el que, con el tiempo, hemos visto que la inteligencia artificial ha tomado suficientes decisiones correctas como para dejar que tome el control de la operación.


DeLallo: Planteas una cuestión interesante. Se ha discutido mucho sobre si los humanos pueden confiar en la IA para que se ocupe de ellos. Pero en el caso de la exploración espacial, también tenemos que confiar en que los robots cuidarán de sí mismos.

Verma: Correcto. Tenemos que confiar en que el robot no se destruirá a sí mismo y se despeñará por un acantilado. Esa confianza es clave porque tenemos un robot en Marte. Todavía es difícil llegar allí, por lo que ese robot es un activo muy valioso. Solíamos diseñar las capacidades autónomas con la idea de "Hacer mejor, pero no hacer daño", y restringir las posibilidades de que el robot se hiciera daño a sí mismo. Pero la capacidad de decisión del robot ha mejorado. Así que ahora estamos llegando a un punto en el que dejamos que el robot tome más decisiones, incluso aquellas en las que podría ser peligroso si no fuera la correcta, porque el riesgo de que el robot tome la decisión equivocada es ahora mucho menor. Ese ha sido el mayor paso desde 2008, cuando comencé con la misión Rover de exploración de Marte.

Y el salto en la confianza no se debe solo a que la IA y el software hayan mejorado. Es el resultado del enfoque de sistema completo que hay que adoptar cuando se piensa en robótica e IA. Antes, el Curiosity era autónomo, pero no lo utilizábamos mucho porque, aunque la IA de la conducción autónoma guiaba al rover por grandes peligros, no evitaba las pequeñas rocas afiladas. Y esas rocas empezaron a romper las ruedas. Ajustar los algoritmos para que digan: "Esto no se hace", es una operación mucho más compleja. Una solución menos complicada es mejorar las ruedas para reducir el peligro. También creamos las cámaras más rápidas y mejoramos la informática. Así que se necesita un enfoque de sistema completo para decir: "¿Podemos hacer que esta IA sea realmente utilizable para resolver el problema que queremos que resuelva?".


DeLallo: ¿Qué cosas le frustran de la IA?

Verma: Esa pregunta tiene dos partes. La primera es que no va a utilizar el sentido común. Si trabajo con un copiloto humano, entenderá lo que quieres decir aunque no sea exactamente lo que has dicho, mientras que la IA se guiará exactamente por lo que especifiques. La otra es que hay que elaborar esa especificación de una manera que sigue siendo un poco un arte y un nicho. Cuando manejamos el robot, ahora es muy intuitivo gracias a lo que hemos conseguido en términos de interfaces hombre-máquina. Pero la IA en sí sigue requiriendo un poco de manipulación, y creo que es algo en lo que podemos mejorar mucho.


DeLallo: ¿Ve otras aplicaciones empresariales para lo que está desarrollando ahora?

Verma: Sí. Trabajamos mucho con la industria, el mundo académico y los estudiantes. La NASA es una organización muy colaborativa, y parte de nuestra misión es ampliar el conocimiento, por lo que tenemos muchos programas diferentes en los que lo hacemos. En cuanto a ejemplos concretos, las operaciones remotas. Tenemos mucha experiencia en el manejo de robots en los que no se puede ir y pulsar un interruptor o cambiar algo. Hay que hacerlo todo a distancia. Y creo que ese es un gran campo para la transferencia, ya que empezamos a hacer más robótica y queremos que sea manos libres. La experiencia en interacción humano-robot que tenemos por haber hecho esto continuamente durante décadas también va a ser muy valiosa.


DeLallo: ¿Qué es lo próximo en lo que tiene más ganas de trabajar?

Verma: Hay muchas posibilidades. Solemos tener muchas ideas en distintas direcciones en las fases iniciales, y luego tomamos las más prometedoras y las convertimos en misiones. Me entusiasma la idea de completar la muestra de Marte. Tiene un gran potencial para detectar señales de vida antigua. Además, en cuanto a las próximas misiones, Marte está lejos, pero aún se pueden controlar los robots con retardo. Y llevamos tiempo haciéndolo. Pero en los planetas exteriores y más allá, realmente hay que ser totalmente autónomo. El vehículo no sobrevivirá lo suficiente como para poder enviar comunicaciones de ida y vuelta, así que tiene que completar toda la misión de forma autónoma, lo que es bastante sorprendente. Estoy muy emocionada".


Bueno, acá estoy. Espero que te haya gustado el artículo.

A mí me ha impresionado el progreso que se ha logrado en el terreno de la mejora continua en los programas según las dificultades que vayan encontrando los rovers en su deambular por el suelo marciano.

Sé que este es el fundamento de la IA, el aprendizaje según el feedback que vayan recibiendo, pero en este caso está aplicado a entidades que lo hacen fuera del alcance físico humano, y eso no deja de impresionarme.

También me causan admiración la simpleza y humildad con las que una autoridad mundial, como la Dra Verma, explica estos avances descomunales del progreso científico, como si se trataran simples juegos de niños. A ella, todo mi reconocimiento.

Por último lamento que, debido a mi edad, muy probablemente no llegue a ver la conquista del planeta rojo por parte de los sapiens y, por momentos, me remonto a las épocas de mis padres y abuelos. Creo que si alguien les hubiera dicho que esto iba a ocurrir tan solo un siglo después de sus juventudes, lo hubieran considerado como un candidato seguro para el manicomio.


Ahora me gustaría conocer tu honesta opinión con respecto a lo que acabás de leer. Para nosotros es muy importante recibirla para poder desarrollar un círculo de mejora continua en la publicación de nuestros artículos.

¿Si tuvieras que calificarlo entre 1 y 5, donde 1 es muy malo y 5 es muy bueno, qué número le asignarías?

Si pudieses resumir en una sola palabra el motivo de tu calificación, ¿cuál sería?

Desde ya, agradezco tu colaboración y espero seguir contándote como un lector de Trazando Surcos de ahora en más.

Te mando un abrazo.

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