Nikola Tesla y la robótica

Hydra

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Nikola Tesla (1856-1943) es uno de los gigantes del intelecto humano y el hombre cuyas investigaciones marcaron el final del siglo XIX y el principio del XX. La personalidad y la mente científica de Tesla se han convertido en legendarias gracias a su capacidad para resolver con ingenio los problemas técnicos más complejos.

Nikola Tesla contribuyó de manera incalculable al desarrollo de numerosas disciplinas técnicas. Nos gustaría demostrar que Tesla también ha contribuido extraordinariamente al desarrollo del pensamiento científico en el ámbito de la robótica y el control automático. Analizando las obras de Tesla, sus comentarios y los escasos textos que dan testimonio de sus ideas y resultados, demostraremos que Tesla puede ser considerado con razón como uno de los pioneros de la robótica mundial, un hombre que ha previsto un desarrollo inimaginable de esta disciplina.

El trabajo pionero de Tesla en robótica es digno de mención. Se inspiró en René Descartes (1596-1650), y especialmente en su "Discurso del Método, donde se construía una filosofía mecanicista de la máquina sin alma. Tomándose a sí mismo como modelo, Tesla pensaba a menudo, y en sus visionarias predicciones indicaba, los futuros logros de la robótica. Todavía en sus reflexiones de juventud sobre los fenómenos cotidianos, Tesla trazó su enfoque sistemático del análisis del entorno humano.

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René Descartes
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Discurso del Método, publicado en 1637

Basándose en las conclusiones a las que había llegado, formuló la teoría de que cada una de nuestras vibraciones espirituales, pensamientos, sentimientos o acciones voluntarias tienen su causa en los fenómenos e impresiones externas que, la mayoría de las veces, por falta de formación, no registramos en toda su riqueza y diversidad. Afirmó que todos los seres vivos son autómatas movidos por impulsos externos, y esto acabó inspirándole para construir un autómata que, por analogía con el cuerpo humano, tuviera medios para el movimiento, la dirección y órganos sensitivos como los ojos para obtener impresiones del mundo exterior. En relación con esto Tesla dijo:

"He demostrado con cada pensamiento y acto mío, y lo hace diariamente, para mi absoluta satisfacción, que soy un autómata (la palabra robot aún no se había acuñado) dotado de poder de movimiento, que se limita a responder a los estímulos externos que golpean mis órganos sensoriales, y que piensa y se mueve en consecuencia. "

Especialmente interesante es la siguiente afirmación:

"Evidentemente, para poner en práctica esta idea, sería posible construir una máquina que tuviera los brazos y las piernas, y que caminara en posición vertical, pero esto complicaría aún más la tarea y la haría más compleja".

Con ello, Tesla anunció intuitivamente la era de la robótica humanoide, el campo que actualmente se encuentra en el estado de mayor expansión científica y tecnológica del mundo, con unas posibilidades futuras inimaginables. Obviamente, pensó en construir un autómata que fuera el homólogo mecánico del hombre, y que reaccionara a los estímulos externos de forma parecida a la humana, pero, por supuesto, de un modo más primitivo. Llegó a la conclusión de que un autómata de este tipo tendría que estar equipado con elementos motores, órganos de control y uno o varios sensores para adaptarse al entorno exterior. Tal máquina, tal y como la concibió Tesla, realizaría sus movimientos como lo hacen los organismos vivos, y poseería todas las principales características mecánicas o propiedades de los seres vivos. Concluyó que algunas propiedades de los seres vivos no debían copiarse.

Se trata, en primer lugar, relacionada con la posibilidad de crecimiento y propagación. Sería necesario que el autómata pudiera realizar todas las funciones y tareas del mismo modo que lo hacen los seres inteligentes (así hablaba Tesla). Para ello, sería necesario crear un elemento equivalente al cerebro humano que controlara el movimiento y el comportamiento del autómata y estimulara las reacciones adecuadas (basadas en el conocimiento, la experiencia y el razonamiento) en función de la situación concreta.
En este sentido Tesla afirmó

"Con estas experiencias fue natural que, hace mucho tiempo, concibiera la idea de construir un autómata que me representara mecánicamente y que respondiera, como yo mismo, pero, por supuesto, de una manera mucho más primitiva, a las influencias externas. Evidentemente, tal autómata debía tener fuerza motriz, órganos de locomoción, órganos directivos y uno o más órganos sensitivos adaptados para ser excitados por estímulos externos. Esta máquina, razoné, realizaría sus movimientos a la manera de un ser vivo, ya que tendría todas las características mecánicas principales o elementos del mismo. Aún faltaba la capacidad de crecimiento, propagación y, sobre todo, la mente, para que el modelo fuera completo. Pero el crecimiento no era necesario en este caso, ya que se podía fabricar una máquina hecha y derecha, por así decirlo. En cuanto a la capacidad de propagación, también puede dejarse de lado, ya que en el modelo mecánico sólo significa proceso de fabricación. Que el autómata fuera de carne y hueso, o de madera y acero, poco importaba, siempre que pudiera realizar todas las tareas que se le exigían como un ser inteligente. Para ello, debía tener un elemento correspondiente a la mente, que efectuara el control de todos sus movimientos y operaciones, y le hiciera actuar, en cualquier caso imprevisto que pudiera presentarse, con conocimiento, razón, juicio y experiencia. Pero este elemento podía incorporarlo fácilmente transmitiéndole mi propia inteligencia, mi propio entendimiento. Así se desarrolló este invento, y así surgió un nuevo arte, para el que se ha sugerido el nombre de "teleautomática", que significa el arte de controlar movimientos y operaciones de autómatas distantes."
En una de sus reflexiones Tesla también dice:

"......construir una máquina que funcionara como si formara parte de un ser humano, no sólo un conjunto mecánico formado por manivelas, tornillos, ruedas, embragues, y nada más, sino una máquina que encarnara un principio superior que permitiera realizar sus funciones como si poseyera inteligencia, experiencia, lógica, razonamiento, ¡alma! Esta conclusión es el resultado de mis reflexiones y observaciones que he perseguido durante toda mi vida."
''Al final se fabricarán teleautomatas, capaces de actuar como si poseyeran inteligencia propia, y su advenimiento creará una revolución. Ya en 1898 propuse a los representantes de una gran fábrica la construcción y exhibición pública de un automóvil que, sin ayuda de nadie, realizase una gran variedad de operaciones que implicasen algo parecido al juicio. Pero mi propuesta fue considerada quimérica en aquel momento y no se llegó a nada"

En 1898, en Madison Square Garden, Tesla demostró el control remoto de un modelo de barco (Fig. 1). Para controlar su barco, Tesla utilizó impulsos codificados de ondas electromagnéticas (radiocontrol). A petición de los espectadores, ordenaba al barco que girara a la izquierda, a la derecha, que se detuviera, etc. Este barco fue el precursor de todos los dispositivos y sistemas controlados a distancia. Señalemos también que en 1899 Tesla mostró en Chicago un sistema mejorado de su barco teledirigido capaz también de sumergirse.

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Fig. 1 - Ilustración esquemática del sistema de barco teledirigido de Tesla mostrado en el Madison Square Garden en 1898.

El gobierno y especialmente el ejército, el cliente más lógico para el invento de Tesla, simplemente no estaba lo suficientemente avanzado en su pensamiento como para apreciar el valor de este dispositivo. Como dijo Andrew Carnegie, "ser pionero no es rentable". Cuarenta años más tarde, durante la Segunda Guerra Mundial, los tanques controlados por radio fueron desarrollados y desplegados por los alemanes. Se controlan por señales de radio, pero se introdujeron demasiado tarde para tener un impacto decisivo en el resultado de la guerra. Se sabe que Tesla también trabajó en un vehículo automotor que tendría capacidad de comportamiento cuasi-inteligente en la superación de obstáculos. "La destreza de la teleautomática, concebida en primer lugar por Nikola Tesla, fue sin duda uno de los regalos más brillantes al mundo. Tesla fue más allá. Ahora podía fabricar una máquina capaz de pensar, es decir, de actuar basándose en la experiencia adquirida previamente. Para ilustrarlo, imaginemos un coche sin hombre que se desplaza y se topa con un muro que bloquea la carretera. Utilizando sus sensores apropiados, el coche no se destruiría al chocar contra el muro, sino que reduciría la velocidad y continuaría hacia la izquierda o la derecha. Esto puede llamarse un mecanismo inteligente. Tesla desarrolló una docena de teleautomatones de este tipo, muchos de ellos extremadamente complicados e ingeniosamente concebidos".

Sobre sus investigaciones posteriores en este campo Tesla dice:

''Los autómatas construidos hasta ahora tenían mentes prestadas, por así decirlo, ya que cada uno formaba parte del operador distante que le transmitía sus órdenes inteligentes; pero este arte está sólo en sus comienzos. Me propongo demostrar que, por imposible que pueda parecer ahora, puede concebirse un autómata que tenga mente propia, y con esto quiero decir que será capaz, independientemente de un operador, dejado enteramente a sí mismo, de realizar, en respuesta a la influencia externa que afecta a sus órganos sensibles, una gran variedad de actos y operaciones como si tuviera inteligencias, seré capaz de seguir un curso trazado o de obedecer órdenes dadas de antemano; Será capaz de distinguir entre lo que debe y lo que no debe hacer, y de hacer experiencias o, dicho de otro modo, de registrar impresiones que afectarán definitivamente a sus acciones posteriores. De hecho, ya he concebido tal plan''

En todo lo expuesto anteriormente podemos reconocer los elementos de control. Se incluyen claramente los sensores, la inteligencia propia, el seguimiento de la trayectoria prevista, la ejecución de las órdenes dadas de antemano. Debemos prestar especial atención a la expresión "registrar impresiones que afectarán definitivamente a sus acciones posteriores", que es una de las primeras descripciones del bucle de control en general.
En este sentido, en su solicitud de patente Tesla escribió: ''Se pueden utilizar buques o vehículos de cualquier tipo, como botes salvavidas, de despacho, de pilotaje o similares, o para transportar cartas, paquetes, provisiones, instrumentos, objetos o materiales de cualquier tipo, para establecer comunicación con regiones inaccesibles y explorar las condiciones existentes en las mismas, para matar o capturar ballenas u otros animales marinos, y para muchos otros fines científicos, de ingeniería o comerciales; Pero el mayor valor de mi invento resultará de su efecto sobre la guerra y los armamentos, ya que debido a su destructividad segura e ilimitada tenderá a lograr y mantener la paz permanente entre las naciones"

¿No se ha hecho ya realidad? ¿No estamos presenciando sistemas automatizados robotizados que sirven a las personas exactamente como lo describió Tesla? Los sistemas automatizados han encontrado su aplicación en las fuerzas armadas, como anunció Tesla.


Historia del bucle de realimentación y su desarrollo

En el estudio anterior hemos intentado demostrar la relación entre las amplias actividades de Tesla y los principios fundamentales de una disciplina científica que en aquel momento aún no estaba reconocida oficialmente: la robótica, que acababa de adquirir sus contornos básicos, ejemplificados en la preservación del rendimiento deseado en una amplia gama de control de sistemas técnicos.
El problema que se planteó entonces está relacionado con el fenómeno de la retroalimentación, es decir, con la prioridad en la formulación de esta noción. Con esto también está relacionada la cuestión de si Tesla hablaba y escribía sobre la retroalimentación, es decir, si era consciente de que su discusión estaba despejando el camino hacia la solución concreta de los sistemas de bucle de retroalimentación, y si el barco teledirigido que se mostró en Madison Square Garden en 1898 era sólo un punto intermedio hacia el control automático. Sabemos que Tesla reflexionó sobre biodinámica, biomecánica, automática y robótica.

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Fig. 2 - Primer esquema de control en el que se muestra claramente el bucle de realimentación.
1. Actividad efectora (motora), que debe regularse según el parámetro dado;
2. Un dispositivo de programación que transmite al sistema, de un modo u otro, el valor requerido del parámetro que debe regularse;
3. Un receptor que percibe el curso fáctico del valor del parámetro y lo señala por algún medio a;
4. Un discriminador que da el valor y el signo de la diferencia entre el valor real y el valor deseado del parámetro;
5. Un codificador que convierte los datos del discriminador en señales de corrección que se transmiten al regulador mediante el bucle de realimentación; 6. Un regulador que controla el funcionamiento del efector.

En cuanto a la cuestión de si Tesla fue un precursor de la robótica, nos sentimos obligados a hacer un breve recuento de la historia de la retroalimentación presentando los resultados que podrían dar una idea más realista, es decir, más precisa, de cómo y cuándo se han establecido las bases teóricas del control automatizado. Lo haremos de la forma más concisa posible




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Nicholas Bernstein
Uno de los científicos a los que hay que atribuir este mérito es sin duda Nicholas Bernstein (1894-1966), un gran fisiólogo ruso que inició una rama especial de la ciencia fisiológica: la fisiología de la actividad. Formuló las reglas básicas de los movimientos autorregulados del hombre. Cómo controlar una actividad de locomoción artificial, especialmente la locomoción humanoide, siempre ha sido un problema desafiante. Bernstein fue el primero en describir la retroalimentación global y la filosofía de control general de este tipo de sistemas. En 1926 Bernstein publicó su conocido trabajo sobre biomecánica general, y en 1935 formuló algunos principios básicos de los sistemas de autorregulación y el papel de la retroalimentación en la regulación del movimiento voluntario del hombre.

Doce años más tarde, terminó su libro básico ''La construcción de los momientos'', que se publicó en ruso. En él formuló las reglas básicas de los movimientos autorregulados del hombre. La descripción de las reglas básicas de los sistemas de autorregulación subyacentes al movimiento del hombre, formulada en este libro, fue el resultado del sofisticado trabajo fisiológico y matemático de Bernstein, la principal autoridad en fisiología humana.
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Norbert Wiener
Mencionemos también a la autoridad más destacada del siglo XX en el ámbito del control automático. Se trata, por supuesto, de Norbert Wiener, que en su obra ''capital'', presentó los fundamentos del control automático y las bases matemáticas de los sistemas de realimentación. Esta obra capital contiene los principios fundamentales de los sistemas informáticos modernos, tanto en el ámbito de la programación y el control como en el de las tecnologías y sistemas de información contemporáneos.
También hay que señalar que Nicholas Bernstein fue sin duda el fundador y promotor de la rama especial de la ciencia fisiológica - La Fisiología de la Actividad. Utilizando el análisis matemático de la locomoción humana, Bernstein formuló leyes generales de organización de los movimientos humanos. Ha esclarecido los principales problemas de la regulación de los actos motores humanos. Antes de él, la ciencia de la movimientos humanos y las teorías de la coordinación motora no era más que una oscura rama de la fisiología humana.

Bernstein formuló las reglas básicas de los movimientos autorregulados del hombre. La descripción de las reglas básicas de los sistemas autorreguladores subyacentes al movimiento del hombre fue el resultado del sofisticado trabajo fisiológico y matemático del profesor Bernstein, la principal autoridad en esta parte de la fisiología humana.

Estas aportaciones fundamentales y pioneras de Bernstein, sólo unas pocas de un rico tesoro, aunque presentadas de la forma más sucinta, muestran toda la profun- didad e intuición científica en el planteamiento y resolución de los problemas de extrema complejidad, en los que por primera vez y de la forma más natural se entrelazaron la biomecánica del acto locomotor, las matemáticas y la teoría del control.

Nicholas Bernstein, gran pensador y científico de una erudición amplia, casi increíble, se ocupó, de forma tan extensa y exitosa, de los problemas fundamentales de la biodinámica del acto locomotor y su regulación, y, utilizando su extraordinaria capacidad, realizó la síntesis de los mecanismos más complejos de la locomoción y el control humanos, cuya resolución cambió el mundo en los años cincuenta del siglo XX.

Bernstein tiene logros de la más alta significación científica que han estado en función directa de identificar y probar la prioridad de sus contribuciones pioneras en el dominio de la retroalimentación, es decir, el control y los principios de la cibernética.

Tesla predijo el futuro desarrollo de la robótica, de la que todos podemos dar un juicio justo. Como es sabido, las primeras realizaciones de robots se produjeron varios años después de la muerte de Tesla (1943). Así, el primer robot autónomo electrónico fue construido por Grey Walter de la Universidad de Bristol (Reino Unido) en 1948.
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Robot construido por Walter Grey, Universidad de Bristol.

Se muestra el primer robot industrial patentado y construido por George G. Devol en 1954. Una versión mejorada de este robot se utilizó por primera vez en una fábrica de General M otors en 1961, bajo la dirección de Joseph Engelberger, considerado el padre de la robótica industrial. Hoy en día, los robots trabajan literalmente en lugar de nosotros, tal y como lo imaginó Tesla.
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Primer robot industrial "Unimate", construido por George Devol en 1954. Instalada en una fábrica de General Motors en 1961 tras las modificaciones realizadas por Joseph Engel-berger, considerado el padre de la robótica industrial.

A la luz de lo expuesto en este artículo, la contribución de Tesla a la introducción del control automático se hace más significativa y evidente. Como científico, visionario y constructor de finales del siglo XIX y principios del XX, Tesla estableció los postulados fundamentales del control automático e indicó las funciones básicas de la retroalimentación. Con sus visiones y problemas prácticos, así como con sus patentes y soluciones realizadas, Tesla ha allanado claramente el camino para los modernos sistemas robóticos actuales.

Nikola Tesla fue sin duda un verdadero precursor de la robótica. Su contribución al pensamiento teórico y a la práctica científica en el campo de la robótica es ineludible. Gracias a los trabajos de Tesla sobre el control remoto de sistemas automatizados y a sus visiones (en su momento) vanguardistas, se ha prestado especial atención a la resolución de complejos problemas de control y aplicación de retroalimentación. Sus visiones y logros científicos han estimulado a otros científicos a reflexionar sobre el problema del control automático, más concretamente, de la preservación automática del rendimiento deseado de sistemas mecánicos complejos.


Fuente: https://www.researchgate.net/publication/277212404_Nikola_Tesla_and_robotics
 
No me gusta la historia de los hechos pero los números y empirismo que acompañan a esas historias si
 
Yo pienso que eran viajeros del tiempo que para figurar en la historia regresaron al pasado con el conocimiento del futuro así como nostradamus
 
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