Hace unos días se concedió el Premio Princesa de Asturias a Hugh Herr, del MIT, por sus avances en el diseño y funcionamiento de sustitutos robóticos de miembros del cuerpo humano. En particular, este científico innovador usa dos piernas artificiales diseñadas por el mismo.
Nuestros órganos funcionan mediante química orgánica e inorgánica. Los músculos se contraen al recibir estímulos nerviosos. La contracción se produce al recibir señales iónicas. Los iones con átomos que han perdido o ganado algún electrón y por lo tanto están cargados. Lo más habitual es que los iones que se intercambian entre nervios y músculos sean de sodio y de potasio, el sodio entra en el cuerpo con la sal y los vegetales, y el potasio normalmente solo con los vegetales. El cloruro potásico es amargo y se suele separar de la sal que se obtiene en minas y en salinas. Una de las razones de los dolores musculares es la escasez de potasio en el cuerpo humano.
Las señales en los nervios se propagan mediante el intercambio de iones de sodio y de potasio a través de la membrana nerviosa, a una velocidad relativamente lenta, unos 10 metros por segundo. Recordemos que la velocidad de las señales eléctricas o luminosas en los cables de comunicaciones es de cerca de 300 millones de metros por segundo.
Para mover un miembro del cuerpo humano, o controlar uno de sus órganos, se precisa recibir señales de su posición y velocidad, y enviar señales que cambian esa velocidad en valor numérico, dirección y sentido para dirigir ese miembro, por ejemplo, una pierna, hacia una nueva posición.
El control se realiza tanto localmente como a través del cerebro, y hay partes del mismo que son conscientes pero la mayor parte del control es inconsciente.
Hoy tenemos sensores de presión, de posición, de velocidad y de aceleración, electrónicos, de tamaños nanoscópicos, tan sensibles o mas sensibles que los sensores biológicos. Un programa de ordenador, que cabe en chips minúsculos, recibe las señales de todos ellos, cada milisegundo, y las integra según un programa desarrollado por Hugh Herr para tener un mapa constantemente actualizado de los parámetros del movimiento de piernas y cuerpo.
Conocido este mapa, y detectado el giro del muslo y la velocidad del mismo, se compara el mapa con la velocidad (en valor numérico y dirección del muslo) y se ordena a los motores de la pierna artificial que muevan esta en una cierta dirección, con una aceleración determinada durante un intervalo de tiempo concreto, tras el cual se repite indefinidamente la operación. La pierna artificial lleva pequeños motores eléctricos alimentados por baterías, que permiten contraer y extender piezas elásticas de la misma mediante cables tensos que simulan los tendones del cuerpo humano.
Las piezas de apoyo en el suelo son fibras de carbono de muy alta elasticidad que simulan, mediante su forma geométrica, la respuesta elástica del pié humano.
Evidentemente, el ser humano que utiliza estas prótesis tiene que aprender a utilizarlas cómo el niño que da los primeros pasos, pero acaba corriendo con ellas al cabo de unos días de entrenamiento.
Hoy en día, los programas de ordenador utilizan algoritmos llamados ''genéticos'' que aprenden con la experiencia. Para ello utilizan, como la naturaleza, mecanismos de realimentación: El ordenador lanza una orden de movimiento y registra la respuesta. Si la fuerza necesaria (la demanda al motor) es excesiva, corrige la orden para el siguiente paso, hasta conseguir que la demanda de fuerza sea la mínima posible: Una vez alcanzada esta respuesta, se graba como la óptima en las condiciones correspondientes. Y así con todos los movimientos.
El cuerpo humano funciona de la misma manera, descartando movimientos falsos y grabando los correctos. Al final el control es realmente local y cada información de presión del suelo, velocidad del pié, aceleración de la pierna genera un movimiento pregrabado que mejora el tiempo de respuesta.
Las piezas de pié y talón acumulan energía elástica cuando el pié baja, y la devuelven, con algo mas procedente de los motores, cuando el pié sube para el siguiente impulso.
En este blog llevo contando a los amabilísimos lectores que hoy tenemos tecnología de sobra, y podemos desarrollar la que queramos, para resolver una mayoría de problemas humanos.
Los problemas actuales no derivan ni de la ciencia ni de la ingeniería. Nuestros problemas son mentales. Nuestras estructuras de pensamiento no han evolucionado de acuerdo con la técnica que ese mismo pensamiento ha desarrollado.
Tenemos miedo. Miedo a enfrentarnos con la realidad, miedo a lo que hay detrás de la esquina, miedo al cambio, miedo a lo nuevo.
Hace 100.000 años, en África, detrás de la roca había un leopardo que podía saltar sobre nosotros. Hoy seguimos con ese miedo. En un mundo rebosante de mejoras potenciales, las tenemos guardadas, escondidas por miedo a sus efectos.
El miedo es irracional, es una respuesta genética ante lo ignoto. Pero aunque en pequeña medida, somos animales racionales, y debemos utilizar la razón en todo lo que hacemos.
Eliminar el miedo pasa por educar a los niños a probar, a buscar lo nuevo, estimularlos a encontrar nuevas cosas, nuevas formas de hacer, nuevas formas de vivir.
Estamos hoy, junio de 2016, en otra encrucijada como la de la década de los años 30 del siglo XX. Los austriacos tienen miedo de los turcos, los franceses de los argelinos, los estadounidenses de los mejicanos. No hay razón alguna, salvo el miedo irracional a lo que no conocemos, a un idioma que desconocemos, a unas costumbres extrañas. Pero las personas de Oriente Medio tienen miedo a todo lo de fuera, a lo nuevo, y se refugian en ideas medievales.
Hugh Herr es un estandarte, es alguien que ha demostrado que sin miedo se puede avanzar para resolver los problemas que nos rodean.
Deberíamos todos estudiar sus máquinas, y su amor por lo nuevo.
Lo jurados del Premio Princesa de Asturias a veces se han decantado por lo inane, pero éste del presente año ha premiado a alguien que representa, por una vez, lo mejor de la humanidad.
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