Drones con capacidad para detectar y evitar son una de las 10 tecnologías emergentes para 2015 destacadas por el Meta-Consejo sobre Tecnologías Emergentes del Foro Económico Mundial.
Cuando los vehículos aéreos no tripulados —más conocidos como drones— puedan evitar de forma fiable las colisiones con personas, objetos y entre sí, podrían convertirse en una presencia habitual en nuestros cielos y realizar multitud de tareas.
Hablamos con Red Whittaker, profesor investigador de robótica en Carnegie Mellon University, sobre qué impulsa los avances en los drones y cómo podemos esperar que se utilicen.
¿En qué se diferenciarán los futuros drones con capacidad para «detectar y evitar» de los vehículos aéreos no tripulados actuales?
Los drones del futuro detectarán, pensarán y actuarán para evitar colisiones y cumplir con seguridad los fines previstos. Los drones actuales no pueden detectar ni pensar de esa manera. No pueden reaccionar ante otros ni interactuar con su entorno. No pueden responder a lo que no ven. Algunos drones actuales pueden volar por sí solos, pero incluso los mejores vuelan a ciegas en comparación con el alto nivel que se necesitará en el futuro.
¿Qué hace falta para que los drones puedan volar por sí mismos?
Deben poder comprender y responder a un entorno local impredecible. En esencia, tienen que imitar la forma en que las abejas, las aves y los peces evitan magníficamente las colisiones incluso cuando se desplazan juntos muy cerca unos de otros, cambiando de altitud o de trayectoria.
¿Y qué avances tecnológicos están haciendo posible que esto se convierta en realidad?
Hemos visto converger los avances en toda una serie de áreas necesarias. Una línea de trabajo especialmente importante consiste en acelerar el ciclo de «detectar-pensar-actuar» mediante software y hardware especializados que permiten un procesamiento mucho más paralelo. Un coche autónomo quizá solo necesite recorrer ese ciclo, por ejemplo, diez veces por segundo para parecer competente. Pero para lograr un vuelo estable y ágil en espacios reducidos, tendría que hacerlo cerca de 100 o 1000 veces por segundo. En los últimos años hemos visto grandes mejoras en la optimización y aceleración de ese ciclo de control. También hemos presenciado avances notables en la tecnología de sensores. Las nuevas cámaras de profundidad pueden detectar profundidad, distancia y geometría, no solo imágenes. Esto es muy valioso para determinar dónde es seguro y dónde no lo es volar, y cómo evitar colisiones. Quizá los lectores sepan que los proyectores están ahora tan avanzados que empiezan a aparecer en los teléfonos inteligentes. Con un proyector que proyecte patrones de líneas en forma de tablero de ajedrez sobre el entorno y una cámara que los observe, se puede modelar el mundo dentro del campo de visión, con alcance, precisión y velocidad suficientes en diversas condiciones de iluminación. Esto supone una mejora considerable respecto a la tecnología disponible hace apenas unos años. Otro ejemplo: los sensores inerciales son cada vez mejores, más pequeños, baratos y robustos. Son fundamentales y críticos para el equilibrio y el control de un dron. Los sensores inerciales actúan como el oído interno humano para percibir el movimiento y la verticalidad. Antes, estos sensores eran grandes, aparatosos y costosos giroscopios mecánicos con piezas móviles motorizadas. Ahora son dispositivos económicos, precisos y diminutos, sin piezas móviles. Estos son solo algunos ejemplos. La misma historia de avances incrementales pero transformadores en conjunto se aplica a todo, desde la tecnología de las hélices hasta los materiales, los algoritmos de procesamiento, los sensores y las comunicaciones: todos los componentes básicos para poder volar de A a B sin meterse en problemas.
¿Para qué se están utilizando actualmente los drones?
El mayor uso comercial en la actualidad probablemente sea en la agricultura, donde se vigilan los cultivos para garantizar que insumos como el agua y los pesticidas se utilicen con la mayor eficiencia posible. Los drones también están transformando el sector de la topografía y la inspección, incluidas la construcción, las inspecciones para la compraventa de inmuebles y la evaluación de infraestructuras. Facilitan mucho el estudio de los árboles y la comprobación de la salud de los bosques. La vigilancia y el control del tráfico son otra área de uso poco reconocida. Hay ejemplos impresionantes de videografía con drones, como los recorridos por ciudades. A principios de este año, CNN utilizó un dron para transmitir noticias en directo por primera vez, durante las conmemoraciones del 50.º aniversario de la marcha por los derechos civiles de Selma. Y, por supuesto, también se utilizan para labores de vigilancia con fines de seguridad. Como dice el refrán, la información es poder, y los drones son una herramienta poderosa para generar información. Pero la gran propuesta de valor de los drones se materializa cuando pueden pasar de limitarse a observar cosas a hacerlas realmente.
¿Qué podría llegar a ser posible?
Potencialmente, muchas de las tareas para las que ahora enviamos equipos de personas: levantar y transportar cosas, hacer entregas, trepar postes, tender cables, realizar operaciones de búsqueda y rescate y podar árboles. Si pensamos en los drones como robots capaces de volar y mantenerse suspendidos en el aire, y tenemos en cuenta los avances previstos en la robótica de próxima generación, podemos hacernos una idea de las posibilidades. La tecnología está lejos de alcanzar la madurez. Diría que ahora estamos más o menos en el 2 % de lo que está destinado a ser posible una vez que superemos los obstáculos de seguridad y fiabilidad, lo que abriría la puerta a permitir que los drones compartan el espacio aéreo.
¿Qué posibilidades hay de alcanzar un nivel aceptable de seguridad y fiabilidad?
Siempre habrá fallos, incluso con tecnologías maduras y de uso habitual: es una inevitabilidad estadística. Ni siquiera los aviones comerciales pilotados por personas están libres de fallos de hardware o software, errores humanos o actos malintencionados. Los drones con capacidad para detectar y evitar no serán diferentes. A medida que se utilicen para una gama más amplia de fines, siempre habrá que sopesar los beneficios y los riesgos; por ejemplo, al principio quizá queramos permitir ciertos usos en buenas condiciones, pero no de noche ni con tiempo adverso. Estos debates nunca cesan con ninguna tecnología, y los drones no serán una excepción.
Autor: Red Whittaker, profesor investigador de robótica en Carnegie Mellon University
Imagen: Un dron con cámara vuela en Nueva York, 12 de marzo de 2014. REUTERS/Mike Segar
