Cómo se mantiene Atlas en pie: predice su propio futuro, cientos de veces por segundo

Mira a un robot Atlas de Boston Dynamics hacer un salto mortal hacia atrás, trotar sobre terreno irregular o encajar un empujón y volver a erguirse tambaleándose, y lo primero que sientes es algo parecido a la inquietud. Se mueve como una cosa que quiere seguir de pie. Pero ahí dentro no hay ninguna voluntad, ni ningún giroscopio secreto haciendo el trabajo. Lo que mantiene a Atlas sobre sus piernas es más extraño y más hermoso que eso: cientos de veces por segundo, el robot se detiene, imagina su propio futuro inmediato y actúa para evitar la versión de ese futuro en la que se desploma.

Estar de pie es una caída constante que no dejas de atrapar

Esta es la verdad incómoda de ser alto y bípedo: es intrínsecamente inestable. Un humano de pie —o un robot de pie— es básicamente una torre de masa en equilibrio sobre dos pequeñas superficies de contacto, con lo más pesado allá arriba. Los ingenieros lo modelan con un objeto engañosamente simple, el péndulo invertido: un peso al final de una varilla, articulada en su base, que no desea otra cosa que volcarse.

Un péndulo normal cuelga y acaba quedándose quieto. Uno invertido es lo contrario: encaramado por encima de su pivote, cae en el instante mismo en que dejas de corregirlo. Ya lo conoces en tu propio cuerpo. Quédate quieto y nunca estás realmente quieto; oscilas en círculos minúsculos, con los tobillos y las caderas disparando microcorrecciones continuas que jamás percibes. El equilibrio no es un estado que se alcanza. Es una caída que no dejas de interrumpir.

El robot que vive unos milisegundos en el futuro

La respuesta de Atlas a esa caída perpetua se llama control predictivo, o MPC (Model Predictive Control). El nombre suena árido; la idea es alucinante. En su núcleo, Atlas lleva un modelo de sí mismo —un trozo de física hecha matemáticas que sabe aproximadamente cómo responderá su cuerpo a cualquier acción— y hace correr ese modelo hacia adelante en el tiempo.

Boston Dynamics lo dice sin rodeos: el controlador «usa una descripción de cómo las acciones del robot afectarán a su estado para predecir cómo evolucionará ese estado durante un breve periodo». Dicho de otro modo, antes de mover una articulación, Atlas se pregunta: si aplico estas fuerzas ahora, ¿dónde estará mi cuerpo dentro de unos milisegundos? Luego explora un montón de acciones posibles, elige la que mejor lo mantiene en equilibrio y en su tarea, ejecuta una fracción de ella —y enseguida tira el plan para calcular uno nuevo. Predecir, actuar, descartar. Predecir, actuar, descartar. Cientos de veces por segundo.

Es, muy literalmente, una máquina que sobrevive alucinando sin cesar su propio futuro inmediato para apartarse de los malos.

Piensa con todo su cuerpo a la vez

Las primeras versiones de Atlas, las del parkour y el baile, mantenían un modelo sencillo, siguiendo sobre todo su centro de masa global. El nuevo Atlas eléctrico piensa mucho más en grande. Según Boston Dynamics, su modelo razona ahora sobre «el movimiento de cada articulación del robot, la cantidad de movimiento de cada segmento del robot y las fuerzas que el robot aplica sobre un objeto».

Esa expresión —control del cuerpo entero— es el superpoder silencioso. Atlas no trata sus brazos, piernas y tronco como departamentos separados. Los trata como un único sistema coordinado que comparte un solo objetivo. Así que cuando algo falla, cualquier miembro puede servir para arreglarlo. Un humano que resbala en el hielo extiende un brazo agitándolo para no caer; Atlas hace el mismo cálculo, a propósito, con fluidez, lanzando un brazo o desplazando el tronco para redistribuir su impulso y recuperar el equilibrio. En una simulación de Boston Dynamics, Atlas se sostiene sobre un solo pie mientras lo golpea una pelota a 20 metros por segundo —unos 70 km/h— y en realidad aprovecha la inercia de la pértiga que lleva para ayudarse a recuperar el equilibrio, convirtiendo la carga que sostiene en parte de la maniobra de salvación.

Sentir un suelo que no ve

Una predicción solo vale lo que valen los datos sensoriales que la alimentan —y aquí es donde Atlas se vuelve francamente inquietante. Su modelo del «¿dónde estoy ahora mismo?» se teje a partir de varios flujos de retroalimentación en bucles muy ceñidos. Una unidad de medición inercial (un conjunto de acelerómetros y giroscopios) indica dónde está el arriba y cómo acelera el cuerpo, exactamente el papel de órgano del equilibrio que cumple tu oído interno. Unos codificadores de articulación informan del ángulo preciso de cada miembro. Y unos sensores de fuerza le permiten sentir el empuje del suelo contra sus pies: la presión, el reparto del peso, el instante exacto del contacto.

Esas señales son ruidosas y a veces contradictorias, así que Atlas las fusiona mediante filtros (el clásico es el filtro de Kalman) en una única estimación limpia y lo más probable de su estado real. Esa imagen fusionada es la que alimenta el modelo predictivo, bucle tras bucle. Los bucles de control corren a escala de submilisegundo —así es como el robot ajusta los pares de sus articulaciones lo bastante rápido para atrapar un traspié que habría dejado a un humano de bruces antes de que registrara conscientemente el resbalón.

Por qué me encanta esta

Hay un bonito nudo filosófico escondido aquí. Solemos imaginar el equilibrio como algo fijo —lo tienes o no lo tienes. Atlas demuestra que no es así en absoluto. Es un verbo, no un sustantivo: una discusión incesante y velocísima entre la física y la intención, ganada de nuevo cientos de veces por segundo.

Y lo más profundo es lo humano que resulta ser. No te mantienes en pie porque seas estable. Te mantienes en pie porque algún circuito antiguo de tu tronco encefálico también predice tu futuro inmediato y atrapa discretamente cada caída antes de que empiece —solo que a ti nunca te avisan. Atlas hace el mismo truco de magia en voz alta, en ecuaciones, sobre un esqueleto de acero. La próxima vez que te levantes de la silla sin pensarlo ni un segundo, recuerda: tú también eres una torre de masa que debería estar cayendo, y que se convence de lo contrario por los pelos, sin parar.