El acelerador para la comunicación entre robots que emula la rapidez y eficiencia del cerebro humano

La robótica desempeña un papel determinante en la nueva economía más digital y tecnológica que está en marcha y la startup vasca de diseño de semiconductores Acceleration Robotics ha vuelto a demostrar que está decidida a aportar su granito de arena a este apasionante proceso de transformación, con el foco muy centrado en las comunicaciones de la robótica, "el cuello de botella" para la eclosión del sector.

Si hace poco más de un año irrumpía en el mercado su ROBOTCORE®, un cerebro robótico con apenas dos kilos de peso "cuatro veces más potente que los autopilotos de Tesla", la compañía ubicada en Vitoria logra un nuevo hito en el campo de los chips especializados con ROBOTCORE® Robot Operating System (ROS 2), un acelerador para la comunicación entre robots que permite a estas máquinas 'hablar' entre ellas en microsegundos -mil veces más rápido que una neurona- y con un coste energético comparable al de una neurona.

Este avance tecnológico imprime un salto cualitativo en sectores como la sanidad o la manufactura -con miles o incluso millones de comunicaciones cada segundo- donde alcanzar una mayor rapidez con el menor coste energético es crítico para obtener un máximo rendimiento y eficacia en campos como las operaciones quirúrgicas mediante brazos robóticos o la automatización de procesos en la Industria 4.0.

[El cerebro robótico 'made in Spain' cuatro veces más potente que el piloto automático de Tesla (elespanol.com)]

Según explica a D+I Víctor Mayoral, fundador de Acceleration Robotics, en la actualidad los robots intercambian información en el amplio espectro de los milisegundos -desde unidades discretas hasta centenas de ellos-, pero con perfiles energéticos muy superiores a los que tiene una neurona.

"Máquinas que piensen, procesen o intercambien información tan rápido como los humanos y de forma tan eficiente requieren de nuevos chips especializados para la robótica; semiconductores para robots que les permitirá igualar e incluso superar la velocidad y la eficiencia de la acción neuronal -la cognición- humana".

[PERTE Chip, un futuro ilusionante (elespanol.com)]

No hay que irse hasta EEUU o Asia para encontrar los últimos avances en esta materia. Están aquí, en España, un país con una potente industria de diseño de semiconductores con empresas con un potencial tan prometedor como Acceleration Robotics.

Enviar un mensaje entre robots con ROBOTCORE ROS 2 cuesta tan solo cinco microsegundos y requiere aproximadamente de unos 1.7 microjulios (uJ). "A modo de comparación, la energía necesaria para parpadear se estima aproximadamente en alrededor de 1 milijulio (mJ), esto supone mil veces más que el enviar un mensaje entre robots con la tecnología de Acceleration Robotics", precisa el fundador y también director técnico (CTO).

Victor Mayoral, CTO y fundador de Acceleration Robotics, en el I Congreso Nacional de la Industria de los Semiconductores, celebrado a finales del pasado noviembre.

Estas similitudes certifican que ROBOTCORE® ROS 2 opera con "un consumo de energía comparable a los procesos biológicos fundamentales del cerebro humano y de hasta mil veces más rápido".

Este aterrizaje del ámbito de la neurociencia en la robótica sitúa a Acceleration Robotics en una posición aventajada en el sector: pasar de milisegundos a microsegundos lo puede cambiar todo.

"ROBOTCORE® opera con un consumo de energía comparable a los procesos biológicos fundamentales del cerebro y hasta mil veces más rápido"

Víctor Mayoral, CEO y fundador de Acceleration Robotics

Así lo explica su fundador: "Una sola neurona que activa un potencial de acción en el cerebro humano dura de dos a cinco milisegundos aproximadamente, consumiendo una cantidad increíblemente pequeña de energía: aproximadamente 0,03 a 0,3 microjulios".

"Estas latencias y la eficiencia energética establecen un punto de referencia que las infraestructuras actuales de transmisión de mensajes en robótica se esfuerzan por igualar. El más popular es el Sistema Operativo de Robot (ROS)".

Comunicaciones: cuello de botella de la robótica

Las implementaciones más modernas de ROS (ROS 2), que se basan en el Servicio de distribución de datos (DDS) operan dentro de márgenes de latencia similares en promedio; sin embargo, estos sistemas a menudo "no logran mantener comunicaciones isócronas y adherirse a perfiles de energía comparables".

El enfoque predominante en la industria para satisfacer las demandas en tiempo real implica "un ajuste intensivo, empírico y gradual de los sistemas". Esta estrategia de CPU, si bien es común en marcos robóticos ampliamente utilizados como ROS, resulta insostenible y difícil de escalar en la industria, especialmente dada la naturaleza en tiempo real de los sistemas robóticos". "Cada vez son más los usuarios en robótica que se quejan de que las comunicaciones no funcionan bien, que son el cuello de botella".

Visualización 3D de un sistema robótico que emplea aceleración por hardware para moverse más rápido y esquivar obstáculos según aparecen, en una fracción de segundo.

En este contexto, abordar las complejidades y demandas en tiempo real de la robótica moderna mediante la incorporación de funcionalidades de ROS 2 en chips de hardware especializados es el nicho de mercado especializado de esta nueva propuesta de la startup vasca.

"Nuestro diseño de chip prototipado con una FPGA logra mejoras excepcionales en las comunicaciones de red, ofreciendo una transmisión de mensajes miles de veces más rápida y una eficiencia energética más de 500 veces mejor en comparación con las implementaciones de ROS 2 basadas en CPU convencionales", incide el fundador.

La sede de Acceleration Robotics está ubicada en Vitoria.

Además, reducen drásticamente la latencia máxima en la comunicación de red ROS 2 en más de 30.000 veces, lo que garantiza respuestas isócronas en 11 microsegundos incluso en situaciones de latencia máxima. Este avance marca un importante avance en las comunicaciones robóticas, avanzando hacia sistemas robóticos más eficientes, confiables y escalables, explican desde la compañía.

Los efectos sobre un brazo robótico en operaciones de cirugía o en una cadena de producción en una industria son obvios. "Si con la automatización de una fábrica una unidad se fabrica en nueve segundos, y gracias a nuestros chips especializados, logramos que se reduzca a seis o cinco segundos, y, además, se consigue de forma más sostenible, el beneficio es incuestionable".

La aportación de Acceleration Robotics permite avanzar hacia sistemas robóticos más eficientes, confiables y escalables

Lo mismo ocurre en la evolución de la teleoperación en el quirófano. "Intervenir con una precisión de microsegundos, bajar la latencia en este caso, es muy importante y abre las puertas a avances muy notables en el futuro", añade Mayoral.

En un 2023 donde la inteligencia artificial ha copado buena parte de la atención del sector tecnológico, startups como Acceleration Robotics son la prueba de la riqueza y diversidad tecnológica de nuestro país, con propuestas punteras más allá de la tendencia tecnológica que ha pretendido -sin lograrlo- acapararlo todo.