Barbara Mazzolai, directora asociada de robótica y jefa del laboratorio de robótica blanda bioinspirada en el Instituto Italiano de Tecnología en Génova, defiende un nuevo campo de investigación llamado "robótica sostenible". El objetivo del enfoque – mejorar las relaciones entre la naturaleza, la humanidad y la tecnología. En un manifiesto publicado en julio en la revista Nature Machine Intelligence, Mazzolai y sus colegas describieron una visión del diseño de robots que pone la sostenibilidad en el centro del desarrollo. "Necesitamos reducir la huella de nuestra tecnología", – dice ella. "Realmente se trata de pensar de manera diferente, abrir nuevas oportunidades para la robótica y para la sociedad". El camino de Mazzolai en la ciencia comenzó en su infancia en la costa de la Toscana cerca de la ciudad portuaria de Livorno. Su padre era inspector estatal de salud y micólogo profesional; la familia a menudo exploraba los bosques y estudiaba los hongos y plantas locales. Aunque inicialmente Mazzolai consideró una carrera como artista, en 1987 ingresó a la Universidad de Pisa para estudiar biología, atraída especialmente por la biología marina. Para 1995, obtuvo una maestría en biología. Poco después, incluso antes de completar su educación, asumió un puesto como investigadora en el Instituto de Biofísica del Consejo Nacional de Investigaciones de Italia, donde estudió los ciclos de metales pesados, como el mercurio, a través de las partes vivas e inertes del medio ambiente. Esto incluía la recolección y análisis de muestras de agua, suelo, vegetales e incluso organismos humanos para comprender el impacto de estos metales en la salud y el medio ambiente. Paralelamente a su trabajo de investigación, Mazzolai obtuvo en 1998 otra maestría en gestión ambiental y esquemas de auditoría en la Scuola Superiore Sant'Anna en Pisa. En 1999, se enteró de que la universidad estaba reclutando biólogos para desarrollar nuevos dispositivos de monitoreo ambiental. Mazzolai solicitó y comenzó a trabajar como asistente de investigación bajo la dirección del renombrado bioroboticista Paolo Dario, primero desarrollando sensores y luego robots para monitorear el aire, el agua y el suelo. Incluso antes de comenzar su programa de doctorado, fue promovida en 2004 a profesora asistente y pronto dio su primer paso en la robótica bioinspirada. En colaboración con colegas de Sant'Anna, ayudó a desarrollar un robot blando inspirado en el pulpo. "Lo propusimos como un paradigma para desarrollar la idea de la robótica blanda: demostrar que los robots pueden ser blandos, pero aún así aplicar una fuerza fuerte al entorno, como un animal", – recuerda ella.
En 2007, Mazzolai ingresó a un doctorado en ingeniería de microsistemas en la Universidad Tor Vergata en Roma, combinando sus estudios con su trabajo en Sant'Anna. Ya utilizaba activamente métodos de microfabricación para desarrollar sensores para sus robots y quería avanzar en esta parte del campo. Aunque los robots a menudo están equipados con sensores de percepción, como sensores táctiles o propioceptivos, estos sistemas generalmente se centran en comprender la posición del robot en el entorno. "Sin embargo, hay pocos robots que integren sensores físicos o químicos para una comprensión real del entorno en el que se mueven", – señala Mazzolai. En 2009, fue nombrada jefa de equipo en el Centro de Micro-Biorobótica del Instituto Italiano de Tecnología, donde continuó trabajando en el campo emergente de la robótica bioinspirada. Dos años después, completó su tesis doctoral y fue promovida a directora del centro. Alrededor de ese tiempo, Mazzolai se interesó en usar plantas como modelo para nuevos tipos de robots, expandiendo la bioinspiración más allá de los animales. Especialmente le atrajo la capacidad de las raíces para explorar eficazmente el entorno subterráneo, y se imaginó máquinas con la misma destreza que podrían tener aplicaciones tanto en la modelización ambiental como en la agricultura de precisión. Cuando propuso la idea por primera vez, sus colegas eran algo escépticos sobre los robots basados en organismos aparentemente estáticos. Pero en realidad, dice Mazzolai, las plantas se mueven constantemente a través de un proceso conocido como crecimiento ilimitado. "Realmente crecen durante toda su vida", – explica ella. "Adaptan su morfología, su comportamiento al entorno externo; se regeneran, sienten, se comunican".
Intentar imitar un sistema que funciona con principios tan diferentes de la robótica convencional requería una reflexión seria. Mazzolai dice que trabajar en robótica bioinspirada a veces requiere tener "dos cerebros separados" – uno de biólogo y otro de ingeniero. El proceso a menudo implica un estudio profundo del organismo objetivo para comprender los principios subyacentes que forman su funcionamiento, antes de intentar crear un robot capaz de imitarlos. "No es una copia de los organismos naturales", – subraya Mazzolai, porque un organismo vivo es tanto complejo de reproducir como persigue objetivos diferentes. En el caso de las raíces de las plantas, lo que las hace tan efectivas al explorar el suelo – es que reducen la fricción creciendo solo en la punta muy delgada de la estructura, mientras que la base más gruesa de la raíz permanece inmóvil. Esto reduce significativamente la cantidad de energía necesaria para empujar a través de la tierra, en comparación con una broca convencional, que debe empujar toda la estructura desde arriba. Para incorporar este principio en un robot, su equipo desarrolló una impresora tridimensional miniaturizada ubicada en la punta de la máquina, que alimenta filamento termoplástico a través de una boquilla calentada para construir un cuerpo similar a una serpiente detrás de él. Esto permite al robot empujarse eficazmente a través del suelo. La punta también contiene sensores que le permiten evitar obstáculos y detectar nutrientes o agua cercanos. Después de toda su carrera, tomando inspiración de la naturaleza, Mazzolai ahora busca devolver el favor. Muchas tecnologías modernas, incluidos los plásticos y las baterías de automóviles, se desarrollaron con poca consideración de cómo afectarían al medio ambiente al final de su ciclo de vida, dice ella. Mazzolai quiere asegurarse de que la robótica no siga el mismo camino. Esta es la inspiración para lo que ella y sus colegas ahora llaman "robótica sostenible". El enfoque tiene tres pilares centrales: garantizar un impacto mínimo de los robots en el medio ambiente; su accesibilidad para personas de diferentes países y de todos los niveles socioeconómicos; y su "simbiosis", asegurando beneficios tanto para las personas como para la naturaleza. Más específicamente, a Mazzolai le gustaría incorporar el concepto de ciclo de vida en el diseño de robots, para que al final de su vida útil, estas máquinas puedan ser reutilizadas, recicladas o incluso biodegradadas. Aunque esto puede sonar ambicioso, ella está segura de que todos los ingredientes para que esto se convierta en realidad ya están en su lugar. Y es una visión que está segura inspirará a los futuros roboticistas. "Hay jóvenes que realmente quieren trabajar en este campo, porque es el futuro, su futuro", – dice ella. Frente a la amenaza de un daño ambiental constante, "quieren desarrollar algo que pueda ayudar".
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