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Internet táctil: 5G y la nube con esteroides

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¿Qué pasaría si Internet pudiera hacerle cosquillas a otro de sus sentidos, no solo a los ojos y los oídos, sino también al tacto? Con el aumento vertiginoso de las tasas de datos de la banda ancha móvil, los científicos de vanguardia están comenzando a construir la Internet táctil.

Son poco más de las 3 de la tarde y el magnate indonesio Anthony Salim se vuelve bruscamente hacia su enérgico compañero de pelo negro alborotado. “¿Puedes creerlo? Cada vez que mi jet privado necesita servicio, tengo que volar a Texas”, gime, poniendo los ojos en blanco. “No hay servicio de jet privado en Asia. Ninguna. Mischa, ¿puedes hacer algo al respecto?

Mischa es Mischa Dohler, quien a los 38 años acababa de convertirse en directora del Centro de Investigación de Telecomunicaciones del King’s College de Londres y una de las profesoras más jóvenes del Reino Unido. Pero cuando su amigo indonesio menciona el dilema del jet privado de los ricos y poderosos de Asia, ciertamente no espera que Dohler salte y diga: «Sí, en realidad, creo que puedo».

Esta conversación, en octubre de 2013, generó una chispa: ¿Qué pasaría si pudiéramos desarrollar tecnología que ayude a dar servicio a aviones privados en Asia, sin una instalación de servicio completa? ¿Qué pasaría si pudiéramos enseñarle a un niño a tocar el piano cuando está en Noruega, pero tú te quedas en Singapur? ¿Qué pasaría si un cirujano experto pudiera realizar un procedimiento delicado en una paciente, pero ella está en un hospital improvisado al otro lado del mundo? O, más mundanamente, ¿qué pasaría si un adicto a las compras pudiera sentir la textura de ese vestido azul (¿o es dorado?) antes de comprarlo en línea, o si una abuela pudiera tocar con ternura los rizos rubios de su nieta, mientras habla con ella por Skype?

Se llama ‘Internet táctil’, un término acuñado por primera vez por Gerhard Fettweis, profesor de sistemas de telecomunicaciones móviles en la Universidad Técnica de Dresden en Alemania, y excolega de Dohler. El profesor Fettweis y su equipo comenzaron a pensar en usar el tacto para controlar sistemas robóticos de forma remota y en tiempo real ya en 2012.

Sin embargo, Dohler quería ir más allá del control remoto. «Mi visión era ‘cerrar el ciclo de datos’: la necesidad de actuar sobre los datos que obtienes», dice. En otras palabras: deberíamos ser capaces no solo de ver y escuchar cosas lejanas, sino también de tocarlas y sentirlas; para transmitir con precisión el equivalente al toque humano utilizando los bits y bytes de las redes de datos.

Mischa Dohler espera que los avances en robótica y 5G conduzcan no solo a la transferencia de datos sino también a habilidades manuales a través de Internet.

Para que funcione, las velocidades de datos deben ser más rápidas en general, mucho más rápidas. La investigación actual sobre 5G, el sucesor del estándar de comunicaciones móviles 4G actual, tiene como objetivo alcanzar velocidades de descarga que sean miles de veces más rápidas que el 4G promedio actual, aunque la tecnología solo puede materializarse en cinco años o más.

Otros elementos que faltan son los dispositivos necesarios para codificar y decodificar el tacto, uno de los sentidos menos comprendidos. Una vez que esté en su lugar, los robots autónomos de próxima generación podrían ser guiados desde lejos, como «drones que realizan cosechas agrícolas controladas por Internet, un robot en una fábrica de automóviles dirigido por un Joe promedio para fabricar un convertible moderno y asequible, y bots en un edificio en llamas, lo que brinda a los bomberos no solo información visual sino también táctil sobre la situación en el interior”, dice Fettweis.

Los desafíos por delante son enormes, pero los investigadores y las empresas han comenzado a interesarse mucho en la idea. Después de que Dohler hablara en el Mobile World Congress de este año en Barcelona, «Internet táctil» se ha convertido rápidamente en una de las palabras de moda del evento. El gigante sueco de telecomunicaciones Ericsson acaba de firmar un acuerdo con King’s para investigar el potencial de la tecnología, y la firma surcoreana de electrónica Samsung cree que 5G puede hacer realidad las ideas futuristas de Dohler.

pianista curioso

Para Mischa Dohler, saltando por los pasillos de King’s College con sus zapatos rojos característicos, con una barba de dos días bien arreglada y un cabello desordenado con estilo, podría haber sido una carrera muy diferente, por supuesto. “Casi me inscribo en el conservatorio de Moscú para convertirme en pianista profesional”, se ríe. “Pero mi madre me preguntó si sería feliz tocando en bares si no me convierto en el mejor. Dije que no lo haría.

Haciendo un cambio de sentido completo, se especializó en física en la Universidad Estatal de Moscú. Cuando se mudó a Alemania, su título en física no fue reconocido por el departamento de física de TU Dresden, pero la facultad de ingeniería aceptó sus trabajos en el acto. “Me convertí en ingeniero en un día”, recuerda.

Después de trabajar en la universidad durante un tiempo, Dohler se embarcó en una gira por Europa impulsada por su carrera, cambiando Dresde por Londres, Londres por Grenoble y finalmente se mudó a Barcelona, donde en 2008 cofundó Worldsensing, una empresa emergente de ciudades inteligentes. tratando de usar sensores para hacer que el tráfico y el estacionamiento sean más inteligentes.

Ese fue también el año en que comenzó a pensar más allá de 4G. Mientras conversábamos con Ze’ev Roth, el entonces CTO del proveedor global de telecomunicaciones Alvarion, «de repente nos dimos cuenta de que ya entonces, en 2008, 4G no sería suficiente, ni para las ciudades inteligentes, ni para el mundo inteligente en general». dice Döhler. Así que acudieron a la Comisión Europea y solicitaron financiación para demostrar que 5G era el futuro, y que se podía lograr.

En abril de 2012, Alvarion y sus socios, entre ellos Dohler, establecieron un récord mundial al multiplicar por diez la capacidad de la infraestructura de banda ancha móvil. Su proyecto Beyond Next Generation (BuNGee) de $6 millones logró un rendimiento «pre-5G» de 1 Gbit/s por kilómetro cuadrado en las instalaciones de Alvarion en Tel Aviv. (Una velocidad de 1 Gbit/s le permite descargar una película estándar de alta definición en aproximadamente un minuto).

La red móvil 5G reemplazará los estándares 4G actuales, pero aún no está claro cómo se verá exactamente la infraestructura.

La demostración confirmó que las soluciones de Internet móvil de alta velocidad eran comercialmente viables. “Fue un gran problema y estaba extasiado”, recuerda Dohler. No mucho después, en enero de 2013, recibió una llamada telefónica del King’s College de Londres y le ofrecieron el puesto de Catedrático de Comunicaciones Inalámbricas, el lugar perfecto para ampliar su visión de 5G.

la próxima frontera

Los expertos en tecnología saben que si queremos que el mundo sea más inteligente y esté más conectado, primero debemos acelerar las redes de datos actuales y hacer que abarquen todo. Y el beneficio, por supuesto, será más significativo que el mencionado refrigerador que le dice que está a punto de quedarse sin leche.

El tan publicitado Internet de las cosas, donde cada vez más objetos cotidianos tienen sensores de bajo consumo, componentes inteligentes y conectividad para comunicarse con nosotros y entre nosotros, tiene un enorme potencial: se trata de semáforos inteligentes que cambian instantáneamente a verde para hacer camino para los camiones de bomberos que se precipitan hacia un incendio en llamas. Se trata de autos sin conductor que se comunican entre sí para evitar choques y congestiones. Y, más adelante, se trata de un médico que se empareja con un robot blando a kilómetros de distancia para realizar una palpación abdominal durante una crisis de ébola.

Sin embargo, todos estos escenarios dependen de la conectividad ultrarrápida; simplemente no puede haber ningún retraso perceptible en la transmisión de los datos, no más de un milisegundo (ms). Los pocos segundos de espera para que se descongele la imagen de Skype son molestos pero tolerables; para una cirujana y su paciente, podría ser una catástrofe. Y si transmitimos audio, video y tacto juntos, cualquier retraso de más de un milisegundo entre la imagen virtual y el movimiento humano podría provocar una «ciberenfermedad», dice el profesor Fettweis; un usuario se desorientaría, un poco como sentirse mareado.

Los investigadores están trabajando para crear un toque artificial mediante la incorporación de sensores en estructuras robóticas blandas.

Las redes móviles de quinta generación prometen minimizar este retraso, y se probarán por primera vez en 2020, en los Juegos Olímpicos de Tokio. 5G es obviamente el sucesor de las redes 4G y 3G, aunque será «muy, muy diferente, pero por el momento nadie tiene una idea clara de cómo funcionará exactamente», dice John Cunliffe, CTO de Ericsson UK y uno de los líderes en el desarrollo de 5G. Eso no es menos importante porque todavía no hay estándares acordados para futuras redes 5G.

Lo que sí sabemos es que las redes 5G deberían poder proporcionar una conexión de datos inalámbrica con una tasa de datos máxima asombrosa de 10 Gbit/s. Samsung cree que puede impulsar esto hasta 50 Gbit/s. La firma de telecomunicaciones de Corea del Sur es, junto con Huawei y Ericsson, uno de los líderes de la industria en el desarrollo de tecnología 5G, así como numerosos laboratorios de investigación como el Centro de Innovación 5G de la Universidad de Surrey (5GIC). Hasta ahora, Samsung ha logrado 7,5 Gbps mientras está parado en una red 5G y 1,2 Gbit/s en un automóvil que se mueve a más de 100 km/h. Más recientemente, los investigadores de 5GIC informaron un avance de 1 terabit por segundo (Tbit/s), pero esta afirmación aún no ha sido revisada por pares.

Transmitiendo toque

Así que supongamos que ponemos en marcha 5G y estás felizmente descargando los últimos éxitos de taquilla. Para que Internet táctil funcione, todavía faltan piezas.

También tenemos que encontrar una manera de codificar el tacto, transmitir los datos y luego permitir que el usuario reciba la sensación. “5G puede facilitar la respuesta de 1 kHz necesaria para la detección táctil, pero el sentido del tacto humano es extremadamente sensible y ha sido extremadamente difícil construir sensores táctiles precisos”, dice Ken Goldberg, especialista en robótica de la Universidad de California, Berkeley.

Un equipo dirigido por Calogero Maria Oddo, biorobótica de la Escuela de Estudios Avanzados de Sant’Anna en Pisa, Italia, experimenta con sensores construidos con pequeños sistemas microelectromecánicos, o MEMS, poderosas máquinas que tienen un tamaño de solo micras. Los sensores están integrados en un tejido artificial suave que imita la punta de un dedo. “Cuando tocas algo, tu mano ‘codifica’ la fuerza del toque y las cualidades del tacto, o la textura. Nuestros sensores pueden hacer lo mismo, hasta cierto punto, entendiendo muchos materiales diferentes y diferenciando entre cosas como algodón, madera o mármol”, dice Oddo.

En el futuro, a Dohler le gustaría ver que dichos datos del sensor se carguen en la nube y desde allí se transmitan a un usuario con una pantalla háptica hecha de pequeños actuadores: alfileres y agujas presionando en la punta del dedo para reproducir la sensación original. “Eso podría ser un guante, o un exoesqueleto flexible similar a una segunda piel, o algún otro tipo de interfaz de usuario como un joystick integrado con actuadores mecánicos”, dice Kaspar Althoefer, especialista en robótica de King’s y colaborador cercano de Dohler.

Los almuerzos en King’s a menudo se dedican a intercambiar ideas sobre posibles aplicaciones para Internet táctil, por ejemplo, el médico mencionado anteriormente en Londres palpando el estómago de ese paciente lejano. El médico tocaría un maniquí con órganos de goma y los movimientos de su mano pasarían a un robot en el otro extremo para palpar al paciente. A su vez, el médico usaría un guante especial con actuadores y ‘sentiría’ al paciente, gracias a que el robot presiona los órganos reales.

El problema es que todavía no existen robots tan avanzados. El toque robótico simplemente no es lo suficientemente suave y su sensor aún no puede diferenciar entre las diferentes sensaciones hápticas dadas por varios órganos. “A un robot le puede resultar difícil, porque en un cuerpo hay múltiples capas de órganos y músculos que se contraen y luego se endurecen. El cerebro humano es capaz de filtrar todo eso y simplemente entender dónde está, digamos, el riñón. Así que primero tenemos que resolver ese problema”, dice Thrish Nanayakkara, otro especialista en robótica de King’s.

Kaspar Althoefer en King’s College trabaja en robots que en el futuro serán mejores para replicar el tacto y la destreza humanos

El guante receptor del médico con actuadores es el otro lado de la historia. El líder en el desarrollo de tales «pieles inteligentes» es el equipo de robótica Conor Walsh de la Universidad de Harvard. Su Soft Exosuit de inspiración biológica está hecho de textiles funcionales flexibles que imitan la acción de los músculos y tendones de las piernas. El traje contiene un microprocesador de baja potencia y una red de sensores que monitorean continuamente la tensión del traje, la posición del usuario, etc., y, dice Nanayakkara, podría adaptarse perfectamente para que alguien reciba un apretón de manos desde el otro lado del cuerpo. el mundo.

Tocar una momia

Mientras esperamos que nazcan robots blandos verdaderamente autónomos, esos trajes inteligentes o al menos guantes inteligentes podrían ayudar a la Internet táctil a dar pequeños pasos en áreas como los juegos. Digamos que está usando un visor como Oculus Rift que le muestra un entorno virtual de 360 grados mientras sigue los movimientos de su cabeza. Un traje inteligente podría proporcionar información táctil, por lo que si golpea una pared virtual, la sentirá de verdad, «experimentando información táctil de ‘fuerza’ mientras se mueve en este espacio, virtual o creado desde el otro lado», dice Althoefer. “Si en un videojuego alguien te dispara, lo sentirías”.

La clave será que todos los estímulos estén perfectamente sincronizados y que no haya desfases. “Una vez que sus sentidos pierden la alineación, la experiencia puede volverse rápidamente desorientadora”, dice Grant Martin, director de marketing de Avegant. Con sede en Ann Arbor, Michigan, esta empresa emergente ha desarrollado unos auriculares llamados Glyph que proyectan imágenes en la retina utilizando dos millones de pequeños espejos en una estrecha banda reflectante. Combinada con Internet táctil, la realidad virtual podría ir mucho más allá de los juegos, hacia experiencias educativas y sociales, sensores remotos y fisioterapia, agrega Martin.

Las aplicaciones de comercio electrónico de Internet táctil también son obvias: antes de comprar algo, podrías tocarlo, tal vez incluso ponerte una camiseta virtual y ver en los auriculares cómo se ve y se siente en ti.

¿Y qué hay de la sensación de tocar o incluso moverse alrededor de una momia egipcia? El museo Victoria and Albert de Londres acaba de presentar una oferta de financiación para explorar el uso de la tecnología de Internet táctil de «guante háptico» en un entorno de museo. “La idea de que las personas pronto puedan tomar más de nuestras colecciones en sus propias manos, incluso si un objeto está almacenado en un lugar profundo y viven en otro país, es realmente emocionante”, dice Bill Sherman, jefe de investigación del museo. .

Pero todavía pasarán años antes de que se unan todas las piezas que harán realidad la visión de Mischa Dohler o, como él dice, cambiará “de una Internet de entrega de información a una Internet de entrega de conjuntos de habilidades”. 5G podría estar con nosotros en cinco u ocho años. ¿Los sensores correctos? Una década, más o menos, dice Oddo. ¿Los guantes inteligentes con retroalimentación háptica o incluso los trajes? Podríamos estar mirando incluso más que eso, dice Nanayakkara.

Sin embargo, una cosa es cierta. Tarde o temprano, Dohler y sus colegas investigadores de todo el mundo cerrarán el ciclo de datos y crearán la Internet táctil. Y tanto los pacientes en lugares remotos como los aviones de los multimillonarios asiáticos recibirán la atención que necesitan.

marzo 10, 2022

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