Con ayuda de robots, los arqueólogos pronto podrían comparar sus hallazgos con datos de miles de muestras experimentales de referencia, lo que les permitiría determinar el uso de herramientas en la Edad de Piedra. Científicos de ETH han desarrollado un sistema robótico y lo presentaron en la feria industrial de Hannover.
Radu Iovita es arqueólogo. Recuerda bien sus años de estudiante, cuando pasaba horas raspando pieles de animales con réplicas de herramientas de piedra halladas en yacimientos arqueológicos, todo por un poco de dinero para sus gastos. Mediante el análisis microscópico de las huellas de desgaste, los arqueólogos buscan determinar cómo se usaron las herramientas hace miles de años. Este método, conocido como «análisis de huellas de uso», es hoy un enfoque estándar en la arqueología experimental moderna.
«El análisis manual de huellas de uso requiere muchísimo tiempo y no podemos controlar factores como la fuerza con que se utiliza una herramienta o su posición», afirma Iovita. Durante los últimos años ha buscado oportunidades para realizar experimentos controlados y obtuvo un primer éxito con un sistema que usa pistolas de aire para realizar una prueba controlada de las fracturas por impacto en puntas de lanza de la Edad de Piedra.
Arqueólogos y expertos en robótica unen fuerzas
Pero el arqueólogo buscaba maneras de examinar sistemáticamente todas las herramientas y sus aplicaciones, y de automatizar el proceso tanto como fuera posible. Iovita, ahora investigador en el Centro de Investigación Monrepos (Instituto de Investigación de Arqueología RGZM-Leibniz) en Neuwied, Alemania, recordó a Jonas Buchli, profesor del Instituto de Robótica y Sistemas Inteligentes de ETH Zurich, a quien había conocido 10 años antes en una escuela de verano sobre sistemas complejos. Desde el primer momento, el profesor de ETH se mostró impresionado por la idea de Iovita de automatizar la investigación arqueológica mediante robots para estandarizar las mediciones.
Johannes Pfleging, entonces estudiante de posgrado de Buchli, equipó réplicas de herramientas de piedra con sensores. Al igual que Iovita durante sus estudios, Pfleging raspó pieles de animales, pero con una diferencia: una computadora registró sus movimientos y la fuerza aplicada. Así, encontró indicios de que los sensores proporcionaban datos importantes que podían utilizarse para reproducir y comparar los experimentos más adelante. Sin embargo, el análisis de huellas de uso seguía requiriendo mucho tiempo.
Por una afortunada coincidencia, la empresa de robótica Kuka acababa de anunciar un Premio a la Innovación que ponía a disposición de proyectos de investigación innovadores robots ligeros con control de fuerza. En comparación con la carga que pueden soportar, estos robots son muy ligeros y pueden adaptar las fuerzas aplicadas a la resistencia determinada en cuestión de milisegundos.
Un brazo robótico para el análisis totalmente automatizado
Desde diciembre pasado, uno de esos robots Kuka está en el laboratorio de Buchli. Pfleging, ahora estudiante de doctorado, ha fijado el brazo robótico gris, con sus siete grados de libertad, a una mesa de madera. En el extremo del brazo hay un adaptador de plástico con un trozo de madera en el que pegó una réplica de una herramienta de piedra. En cuanto Pfleging inicia un programa informático que escribió él mismo, el brazo empieza a raspar con la piedra un trozo de cuero sujeto a la mesa. Tras unas cuantas pasadas, se inclina y lleva la herramienta hasta un microscopio situado junto a ella sobre la mesa. En la computadora de Pfleging aparece una imagen de la piedra ampliada 80 veces, que revela abrasiones finas.
«Con un sistema así, no solo podemos automatizar la laboriosa producción de huellas de desgaste, sino también el análisis de la réplica», explica Buchli. Varios robots podrían trabajar cuero, piedra o madera con réplicas de herramientas las 24 horas del día y colocar la herramienta bajo el microscopio después de cada 50 movimientos para tomar imágenes de la superficie. Así, una combinación de los datos y la fuerza del brazo robótico permitiría reconstruir con precisión cómo se habían producido ciertas abrasiones. «Con este tipo de datos analíticos, algún día podríamos crear enormes bases de datos con todas las características de la información arqueológicamente relevante sobre los materiales y sus patrones de desgaste», explica Buchli.
Una comprensión más profunda de las civilizaciones antiguas
Comparaciones más amplias como estas podrían acelerar la producción de conocimiento en arqueología y paleoantropología. Para cada artefacto de piedra recuperado arqueológicamente, los investigadores podrían comparar una imagen microscópica con miles de registros de experimentos de huellas de uso de todo el mundo, lo que les permitiría inferir cómo se utilizó la herramienta en el pasado.
«Hasta ahora, en arqueología nos hemos ocupado principalmente de la morfología de los objetos», afirma Iovita. «Sin embargo, solo cuando sabemos para qué se utilizaban las herramientas podemos hacer inferencias sobre la cultura». Hoy también se suele suponer que el desarrollo evolutivo prehistórico de la humanidad puede inferirse a partir del uso de las herramientas y de las habilidades cognitivas necesarias para utilizarlas. En particular, los científicos todavía avanzan a tientas cuando se trata del uso de herramientas del período comprendido entre 3 millones y 50.000 años antes del presente.
Se está produciendo un cambio de paradigma
En la actualidad, Iovita se enfrenta a cierta oposición dentro de su propia profesión. Algunos creen que los experimentos manuales se acercan más a la realidad del pasado; otros consideran que, en general, el análisis de huellas de uso no hace avanzar la teoría arqueológica. Iovita piensa que esto se debe principalmente a que la mayoría de los arqueólogos tienen formación en humanidades y no están familiarizados con el mundo de la ingeniería. «Sin embargo, actualmente está en marcha un cambio generacional y de paradigma», sostiene. «Crece el interés por el análisis automatizado y cada vez más arqueólogos tienen acceso a la tecnología pertinente».
Iovita ha presentado una solicitud para establecer un laboratorio de huellas en el centro de investigación de Neuwied, donde se llevará a cabo el primer análisis de huellas de uso con robots en los próximos dos o tres años. Buchli y Pfleging ya han presentado su sistema robótico a expertos como parte del Premio a la Innovación de Kuka en la feria industrial de Hannover. A continuación, desarrollarán en su laboratorio un prototipo más adecuado para el uso arqueológico y más barato que los robots ligeros convencionales con control de fuerza. «Dentro de 10 años, el análisis robótico será la norma en arqueología», predice Buchli. «Por primera vez, los resultados de investigación serían verdaderamente comparables porque la metodología que los sustenta está estandarizada y los dispositivos, correctamente calibrados».
Este artículo se publica en colaboración con ETH Zurich. La publicación no implica que el Foro Económico Mundial respalde estas opiniones.
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Autor: Samuel Schlaefli es escritor en ETH Zurich.
Imagen: Se ven robots en una feria industrial. REUTERS/Morris Mac Matzen.
