“A través de la colaboración y la integración como la que promueve el Campus do Mar se pueden alcanzar metas mucho más interesantes”

25/04/2012
Richard5

Llegar a los lugares más recónditos e inaccesibles de la Tierra, descubrir los secretos de fondos abisales o acceder el espacio, ha sido posible gracias al desarrollo de ‘máquinas inteligentes’ capaces de realizar tareas en los entornos más difíciles para el ser humano. Pero, ¿quién hay detrás del diseño de estos sistemas artificiales que facilitan el trabajo y la vida de la sociedad?  El Dr. Richard J. Duro Fernández, investigador del Campus do Mar y coordinador del Grupo Integrado de Ingeniería (GII) de la Universidad de A Coruña (UDC), es uno de los responsables del desarrollo de estos sistemas inteligentes, inspirados en los comportamientos cognitivos de los seres vivos en la naturaleza. Junto a su grupo de Investigación, formado por más de 50 miembros, el Dr. Duro ha recibido numerosos galardones por sus avances, entre ellos el Premio Ingeniero Comerma 2002 y 2006 o el González-Llanos de Ingeniería Naval 2007. Asimismo, el GII va más allá del ámbito meramente científico y contribuye a acercar la ciencia a la sociedad gracias a la puesta en práctica  de múltiples actividades de divulgación, desde conferencias hasta jornadas y visitas de estudiantes de colegios e institutos para que puedan conocer de primera mano cómo se lleva a cabo la actividad en un grupo de investigación.

Pregunta (P).- Redes neuronales artificiales o mecanismos cognitivos, podrían parecer algo completamente desconocido para alguien que no se dedique a la investigación en este campo, en cambio si utilizamos el término Inteligencia Artificial la mayoría de los lectores se hacen una idea de su tema de estudio, ¿podría explicar en qué consiste?
Respuesta (R).-  En este campo se busca generar comportamientos en las máquinas que a los humanos nos parezcan inteligentes. Existen múltiples aproximaciones a este objetivo y en nuestro caso nos hemos centrado en el estudio de diversas técnicas inspiradas en la naturaleza, también llamadas ‘bioinspiradas’, para la obtención de sistemas físicos, como robots y máquinas, que puedan realizar tareas en entornos difíciles y adaptarse a situaciones cambiantes.

(P).- ¿Cómo empezó su interés por la robótica y cuando decidió especializarse  en sistemas autónomos?
(R).-  Mi interés comenzó realmente por la inteligencia y en cómo se podían obtener sistemas inteligentes, utilizando aproximaciones inspiradas en la naturaleza, tales como la evolución artificial. Trabajando en estos temas uno se da cuenta de que en los seres vivos, la inteligencia y las capacidades cognitivas están muy ligadas a los cuerpos de los individuos y a las distintas capacidades sensoriales y de actuación que ofrecen. Esto es lo que me llevó a introducirme en el mundo de la robótica y los sistemas autónomos. Para mí eran herramientas en el estudio de la inteligencia de forma holística a través de la interacción cuerpo-cerebro.

Evidentemente, en el marco del entorno de una Escuela de Ingenieros en el que me encontraba y de las necesidades de las industrias que colaboraban con nosotros, el interés se fue ampliando hacia sistemas (más o menos inteligentes) capaces de realizar tareas industriales en entornos dinámicos y no estructurados, como pueden ser los astilleros o la operación de buques en el transporte de derivados petrolíferos por el mar, adaptándose a cambios en la tarea o el entorno de una manera apropiada.

(P).- ¿Qué le atrajo hacia la Universidad de A Coruña?
(R).- De hecho, mi incorporación a la Universidad de A Coruña hace veinte años fue resultado de una serie de casualidades y coincidencias después de haber pasado un  tiempo en la San Diego State University y la Universidad de California San Diego, y completado mi doctorado.

En ese momento estaba buscando plazas en Galicia y coincidió que se estaba creando la Escuela Politécnica Superior (EPS) en Ferrol. Inicialmente fue muy duro. En aquella época de creación de la Universidad de A Coruña (UDC) y de la EPS los medios eran muy escasos, todo estaba sin montar y había que realizar esfuerzos hercúleos para conseguir resultados muy discretos. Sin embargo, también se respiraba algo de un ambiente pionero que favorecía la unión y colaboración de gente de disciplinas muy dispares y orígenes diversos para alcanzar masa crítica.

Además, disponíamos de una gran libertad para crear cosas nuevas al no existir prácticamente una estructura asentada que la limitara. Con el tiempo, permitió la creación de grupos multidisciplinares y dinámicos en un entorno de colaboración con la industria, un hecho que resultaba muy difícil en otros centros con una historia y tradición más asentadas y una estructura más establecida.

(P).- La interacción hombre-máquina es una realidad, ¿de qué manera contribuye al avance de la sociedad y por qué es tan importante continuar con la investigación en Inteligencia Artificial?
(R).- Es evidente que nuestra civilización está cada vez más inmersa en un entorno de máquinas y sistemas automáticos con los que hemos de relacionarnos. Estos sistemas facilitan nuestra vida y nos permiten lidiar con los procesos y estructuras cada vez más complejas, necesarias para mantener el nivel de vida que deseamos para una población cada vez más grande.

En este sentido, no podemos esperar que todos los seres humanos tengan que volverse especialistas para poder interactuar con estos sistemas, controlarlos y operar en este tipo de entorno tecnificado. Parece más lógico que busquemos que sean las propias máquinas las que lleven el peso de la interacción con los humanos y posean un alto grado de autonomía, liberando a estos y permitiéndoles disfrutar de tiempo de calidad -el bien más preciado-. Es este objetivo el que hace tan importante la investigación en inteligencia artificial y en el desarrollo de sistemas autónomos.

(P).- ¿Cuáles son los principales objetivos del desarrollo de sistemas autónomos?
(R).- El principal cometido de estos sistemas es la producción de máquinas que puedan actuar y realizar tareas en entornos complejos y cambiantes, sin tener que estar constantemente controladas y supervisadas por humanos, hecho que no es siempre posible o, incluso, conveniente.

En el ámbito marino, estos entornos abarcan desde la construcción naval, donde no existen líneas de producción en el sentido tradicional si no que los operarios y materiales han de trasladarse al lugar donde se realiza la construcción, hasta el trabajo en el fondo marino, donde han de moverse unidades de exploración, mantenimiento de cableado o reparación de estructuras marinas y submarinas. Son entornos en los que hay que interactuar con otra maquinaria y operarios en constante evolución, las unidades están expuestas a múltiples incidentes posibles y no todos conocidos a priori.

(P).- ¿Cómo consiguen dotarlos de autonomía?
(R).- Para dotar de la máxima autonomía posible a este tipo de sistemas se trabaja conjuntamente en dos frentes. Por una parte, se estudian y desarrollan técnicas de diseño automático que permitan obtener las morfologías más adecuadas para las máquinas y las más adaptables a las tareas que han de realizar en los entornos de operación. De hecho, se parte de un principio de inteligencia morfológica en términos de adaptabilidad de modo que cuanto más adaptado y adecuado sea el cuerpo, más simple y efectivo será el control o el “cerebro”. Por otra, se estudian y desarrollan mecanismos cognitivos para estas máquinas, bien sea en forma de simples conjuntos de reglas o mediante estructuras mucho más complejas que tratan de imitar la funcionalidad de cerebros animales.

(P).- La inteligencia artificial ha demostrado tener múltiples aplicaciones, desde los procesos de ingeniería domótica, monitorización de pacientes y hasta trabajos de semántica. Entre estas numerosas aplicaciones, destacarían los avances conseguidos por su equipo de investigación que ha hecho posible la detección de vertidos en el mar a través de un avión o satélite, ¿podría explicar en qué consiste este sistema?
(R).- Un tema de gran importancia en muchos ámbitos, entre los que se incluye el marino, es la ‘sensorización’ remota. En este sentido, existe una línea de investigación dentro de la actividad del grupo que se centra en el desarrollo de sistemas hiperespectrales, tanto desde el punto de vista de los sistemas sensores como de las técnicas de procesado de las imágenes obtenidas. Las imágenes hiperespectrales proporcionan, para cada pixel, un espectro que puede contar con cientos o incluso más de mil bandas o valores en vez de proporcionar un valor de color (RGB). Esta resolución espectral permite una discriminación muy fina entre distintos materiales o elementos presentes en la imagen.

El problema de las mismas es la ingente cantidad de datos que producen y cómo procesarlos. Una imagen de un megapíxel (que es una resolución pequeña, teniendo en cuenta lo que actualmente es habitual en nuestras pequeñas cámaras fotográficas) con mil bandas espectrales puede ocupar varios GigaBytes, tamaño que ya no resulta común para una imagen en nuestro entorno cotidiano. Actualmente, y en colaboración con el Grupo de Óptica No Lineal de la Universidad de Santiago, hemos desarrollado la tercera generación de un hiperespectrómetro ligero y transportable que resulta muy adecuado para su despliegue en medios mucho menos costosos que los tradicionales aviones a gran altura o satélites.

Además, se han desarrollado múltiples herramientas para la segmentación de estas imágenes, la identificación de objetivos, la clasificación de cubiertas, y muchas otras. Actualmente trabajamos en el procesado en tiempo real de secuencias de imágenes de este tipo para la detección y clasificación de elementos, en función de los cambios en el tiempo, y en el desarrollo de un dispositivo de un tamaño reducido que pueda ser fácilmente portado por aviones autónomos muy pequeños para labores de exploración o búsqueda civiles. Ejemplos de aplicación en el ámbito marino podría ser la búsqueda de náufragos, o la detección o el seguimiento de vertidos.

(P).- ¿Qué otras aportaciones ha logrado con sus estudios en el área marítima y en el desarrollo de la actividad pesquera?
(R).- En los últimos 10 años, en el marco del Grupo Integrado de Ingeniería (GII), se han realizado una gran cantidad de proyectos relacionados con estas dos áreas en colaboración con empresas de estos sectores. Entre ellos se ha diseñado un submarino autónomo con capacidad para operar a 4.000 metros de profundidad, se han desarrollado sistemas para la automatización de la pesca con palangre, se han estudiado los efectos aerodinámicos en las superestructuras de buques.

Asimismo, se ha realizado un gran esfuerzo en el estudio y desarrollo de sistemas que utilizan técnicas inteligentes para la prevención de fenómenos dinámicos, tales como la resonancia paramétrica o el broaching, en los que pesqueros u otro tipo de buques sufren una inclinación violenta causada por el oleaje o el viento respectivamente.

Además, se ha desarrollado un sistema de gestión de la estabilidad del buque para pesqueros, se han llevado a cabo estudios para la utilización de gas licuado o de cometas para la propulsión de buques de pesca, se han realizado diseños de timones optimizados, de velas de competición, de diversos elementos de estructuras offshore, es decir, que se encuentran en el mar alejadas de la costa, se ha trabajado en la optimización ergonómica de las plantas de procesado de pescado para nuevos buques de pesca de altura, se han realizado estudios e investigaciones para la reducción de ruidos y vibraciones en nuevos diseños de remolcadores, entre otros muchos avances.

(P).- Dadas las numerosas aplicaciones de sus investigaciones, algunos de sus sistemas poseen un elevado interés comercial, ¿cuáles son los pasos a seguir para lanzar al mercado estas herramientas que desarrollan?
(R).- En cuanto a sistemas de interés comercial, los pasos a seguir para lanzarlos al mercado, en nuestro caso, son siempre muy parecidos. Nosotros somos un grupo de investigación y desarrollo que realiza sus actividades en general con y para empresas del entorno. Son estas empresas, nuestros socios, las que suelen comercializar los resultados de la investigación y, por tanto, la transferencia es inmediata, que es como consideramos que debe ser.

(P).- ¿Qué proyectos está desarrollando actualmente?
(R).- Desde el GII desarrollamos un gran número de proyectos en el ámbito marino, actualmente alrededor de 30, en colaboración con otras universidades y empresas de dicho entorno, y con el Centro Tecnológico del Naval de Galicia. Se están desarrollando estudios de resonancia paramétrica y prevención en buques con el objeto de mejorar su seguridad y reducir el riesgo de hundimiento o daños. Del mismo modo, para prevenir posibles incidentes efectos de golpes de mar, se están desarrollando sistemas de apoyo a los patrones con el objeto de mejorar su percepción de la condición de navegación y estabilidad en la que se encuentra su buque en todo momento, extremadamente importante en buques de pesca pequeños.

En el marco de la construcción naval, algunos de nuestros proyectos están más enfocados a mejorar las capacidades de los propios astilleros, como son los relacionados con la organización de la producción y que buscan introducir nuevas estrategias que hagan más eficiente la operación de estas empresas. En otro ámbito se están realizando diversos proyectos relacionados con la construcción y fondeo de estructuras offshore así como su gestión.

En cuanto a robótica, se está trabajando con robots autónomos y modulares para su aplicación en entornos de astilleros y diseñando robots de aplicación específica para temas como la limpieza de cascos no magnéticos, entre otros. También se están llevando a cabo diversos proyectos colaborativos relacionados con TIC en el entorno marino, tanto para mejorar la cobertura de diversas señales en entornos costeros a través de nuevos diseños de boyas, como desarrollando sistemas de detección de caídas de personas al agua.

(P).- ¿Tienen proyección internacional?
(R).- En cuanto a la proyección internacional, además de la que ya tienen en sí las actividades que el grupo realiza con empresas, en total más de 100, y que acaban en mercados internacionales, el GII se relaciona con muchos grupos y centros de investigación de todo el mundo. Con ellos hemos llevado a cabo todo tipo de colaboraciones, tanto en forma de proyectos conjuntos y a través de estancias de investigadores, como en el marco de iniciativas transnacionales.

Se pueden citar aquí algunos ejemplos como el KEDRI (Centro de Ingeniería del Conocimiento) de la Universidad de Auckland; el Grupo de Automatización y Control relacionado con la dinámica del buque de la Technical University of Denmark de Dinamarca; el Centre for Ships and Ocean Structures (CeSOS) de la Norwegian University of Science and Technology (NTNU) en Trondheim, Noruega; el LabOceano – Coppe de la Universidad Federal de Rio de Janeiro en Brasil; o el Grupo de Ingeniería Naval de la Universidad Técnica de Lisboa. Son también de relevancia las relaciones que mantenemos a través de proyectos conjuntos con el Von Karman Institute of Fluid Dynamics de Bruselas, entre otros.

(P).- El Grupo Integrado de Ingeniería (GII), aúna las áreas de Organización Industrial (GOI), Ingeniería Naval (GSA) y la de Ingeniería de Fluidos (GIF). Se trata de un grupo multidisciplinar que desarrolla investigación en ámbitos muy variados dentro de la ingeniería y la computación ¿Qué ventajas aporta trabajar de manera integrada?
(R).-Realmente, aun siendo un único grupo, tenemos áreas especializadas en distintos ámbitos y personal con formaciones muy diversas, eso nos proporciona una ventaja competitiva muy alta, al permitirnos realizar proyectos completos abarcando distintas disciplinas. Nos permite también abordar proyectos de distintas áreas y, lo que es más importante, aportar conocimiento y puntos de vista muy eclécticos a la solución de los diversos problemas científicos y tecnológicos a los que nos enfrentamos.

Es necesario destacar que lo importante no es el carácter multidisciplinar en sí, esto es, el hecho de disponer de especialistas en distintas disciplinas, si no el hecho de que estos especialistas dispares se entiendan y por tanto tengan la disposición de colaborar y la facilidad para hacerlo gracias a la trayectoria y experiencia común adquirida. Este es, en nuestra opinión, el éxito del planteamiento original del GII, que buscaba esta consolidación multidisciplinar que ha llevado muchos años alcanzar.

(P).- En este sentido, el proyecto Campus do Mar, promovido por las tres universidades gallegas, el CSIC y el IEO junto a 4 universidades portuguesas es un ejemplo de investigación integrada, ¿cuál es su opinión sobre esta iniciativa?
(R).- Desde luego a nosotros nos parece una iniciativa de gran interés para el entorno que abarca. En este sentido, y ya desde el principio, nos mostramos abiertos y dispuestos a colaborar para que el Campus do Mar tuviese el éxito que consideramos se merece, ayudando así a una serie de sectores que nos parecen básicos en Galicia y en muchos de los cuales podemos ser líderes como conjunto.

Siempre ha sido la opinión del GII que a través de la colaboración y la integración, como la que promueve el Campus do Mar, se pueden alcanzar metas mucho más interesantes que de forma aislada, este hecho nos ha llevado a una política de colaboración con una gran cantidad de grupos gallegos, nacionales, internacionales.

M. Norte/Campus do Mar

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