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Cómo Lego está construyendo la próxima generación de ingenieros

No hay bolígrafos, ni pistolas de dardos montadas en la muñeca, ni Aston Martins engañados con pantallas de humo, vidrio a prueba de balas, placas giratorias o asientos eyectores. Aún así, los artilugios aprobados por geek en las instalaciones de investigación y desarrollo de Lego en Billund, Dinamarca, son tan codiciados como cualquier cosa preparada por Q Branch.

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La compañía de juguetes ha suministrado al mundo más de 600 mil millones de pequeños ladrillos de plástico, alrededor de 80 por cada habitante de la Tierra. (Usado con permiso, © 2012 THE LEGO GROUP) Esta colección de 1953 fue la primera en bautizar los juguetes daneses Lego Mursten: ladrillos Lego. (Usado con permiso, © 2012 THE LEGO GROUP) En una competencia de robótica en enero, más de 100 equipos de seis estados y dos países compitieron por el dominio de Lego. (Eli Meir Kaplan) Dentro del laboratorio de I + D de Lego en Billund, Dinamarca, 150 diseñadores diseñan los próximos artilugios de Lego. (Usado con permiso, © 2012 THE LEGO GROUP) El nuevo kit Mindstorms EV3 de Lego permite a los usuarios construir 17 robots diferentes y programarlos directamente a través de un "ladrillo inteligente". (Ian Allen)

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Q Branch, por supuesto, es la sección del Servicio Secreto de Su Majestad (MI6) que proporciona a James Bond artilugios fantasiosos. La sede de MI6 es una fortaleza similar a un zigurat conocida dentro de la comunidad de inteligencia como Legoland. Recibe su nombre de la compañía de juguetes que ha suministrado a la Tierra más de 600 mil millones de pequeños ladrillos de plástico, alrededor de 80 por cada habitante. El propio cuartel general de la compañía Lego es un campus modesto tan ordenado y ordenado como una ecuación cuadrática. Enormes ladrillos de colores, un guiño corporativo al arte, yacen dispersos en montones ordenados, y los simples edificios rectangulares llevan nombres como Idea House y Head Office.

El propio MI6 de Lego, su laboratorio de I + D de alto secreto, se encuentra en el segundo piso de una monótona estructura de ladrillo llamada Tech Building. En el interior, los engranajes en jeans y suéteres de lana están rodeados de suficientes ganglios electrónicos para impulsar el monstruo de Frankenstein. En medio de un espagueti de cables y un resplandor de bloques rojos, verdes, azules, amarillos y morados, hay una increíble variedad de prototipos de robots, todos capaces de comportar de manera exasperante. Algunas de estas maravillas se impulsan sobre ruedas de Lego; otros se deslizan sobre las piernas de Lego. Hay un robot escorpión que gira bruscamente, chasquea las garras y busca un "insecto" de baliza infrarroja. Hay un androide Mohawked que arroja pequeñas bolas rojas mientras retumba. Y hay una serpiente robot con colmillos que, con la onda de un teléfono inteligente, tiembla, traquetea y rueda. Cuelga tu celda frente a la cabeza de la serpiente y se lanza para morderte.

Los tres artilugios son personajes de Mindstorms EV3, la última actualización de un kit de bricolaje que permite a los nuevos Edisons ensamblar robots, programarlos en PC y Mac, y controlarlos a través de Bluetooth, aplicaciones descargables y comandos de voz. Como cualquier otro Lego, Mindstorms EV3 es una mezcla de partes (casi 600 elementos separados) que se pueden conectar de muchas maneras. El juguete, que tiene un precio de $ 350 y estará en las tiendas este otoño, viene con instrucciones de construcción interactivas en 3-D para 17 bots diferentes que caminan, hablan y acechan. Y, como se trata de Lego, se alienta a los niños emprendedores a piratear y convertir los componentes en lo que puedan soñar.

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Érase una vez, los maestros carecían de las herramientas para entusiasmar e involucrar a los alumnos en ingeniería. Y los conocimientos tecnológicos necesarios para armar un robot que juzga limitaba la audiencia a estudiantes de secundaria y universitarios. Todo eso cambió en 1998 cuando Lego lanzó su primera ola de bots programables. En la segunda ola, en 2006, el lenguaje de programación se había vuelto visual y los niños podían hacer que los bots hicieran casi cualquier cosa simplemente uniendo directivas en una computadora. "Hoy una estudiante de segundo grado puede hacer su propio triceratops para evitar las paredes en 20 minutos", dice Chris Rogers, profesor de ingeniería mecánica en la Universidad de Tufts.

Con ladrillos, acción y tonos tan vibrantes como los atardeceres tropicales, Lego creó una forma para que los principiantes aprendan los conceptos básicos de la ingeniería estructural: refuerzo, tensión y compresión, restricciones de carga, construcción a escala. Al combinar ladrillos Lego con sensores, servomotores y microprocesadores, esos novatos ahora pueden explorar todo, desde poleas y correas básicas hasta programación de computadoras. "Mindstorms EV3 hace que jugar con las máquinas sea genial otra vez", dice Ralph Hempel, autor del Manual de capacitación de agentes secretos de Lego Spybiotics .

Mindstorms alienta a los jóvenes aficionados a jugar en la robótica. "No pone límites a tus fantasías", dice Niels Pugholm, un estudiante universitario danés que ha estado jugando con Legos desde que tenía la edad suficiente para saber que no debería tragárselos. “La mayoría de los juguetes cuentan una historia; Mindstorms es exploratorio y no tiene reglas establecidas. Si construyo un robot rover de Marte, puedo reconstruirlo en un brazo robótico y luego en un humanoide robótico. La robótica de Lego es una forma educativa astuta de aprender sobre diseño, planificación, construcción y, lo más importante, reconstrucción. "En Dinamarca, dice, es obligatorio para un niño construir una Torre Babel de Legos que" inevitablemente se demuele ".

El EV3 es la tercera generación de Mindstorms demolibles, y la segunda que ha sido de origen público. "El poder de muchos", dice Marc-André Bazergui, uno de una docena de desarrolladores ciudadanos de Lego, que se hacen llamar los 12 Monos, atraídos por el diseño de la última edición. A lo largo de los años, muchos han creado bots Lego que resuelven los cubos de Rubik, clasifican los M&M por color y convierten los inodoros convencionales en robo-flushers.

Como parte del llamado "movimiento de creadores", la comunidad en línea fanática de Mindstorms comparte ideas al subir planes para nuevas creaciones a foros de Lego y publicar videos en YouTube. En todo el mundo, los escolares pertenecen a ligas y realizan torneos en los que los equipos tienen el desafío de diseñar, construir y programar un robot Lego para completar una tarea específica relacionada con un tema como el control climático o la seguridad del transporte. En los Estados Unidos, FIRST (Para la inspiración y el reconocimiento de la ciencia y la tecnología), una organización sin fines de lucro fundada por el aparentemente inagotable inventor Dean Kamen (creador del scooter Segway), organiza los concursos. Cada primavera FIRST celebra campeonatos en cuatro divisiones de robótica, que abarcan de 6 a 18 años. En la fiesta de Lego de tres días de este año en el Edward Jones Dome en St. Louis, 650 equipos compitieron por la superioridad robótica y más de $ 16 millones en becas a 140 colegios

La mitad de todas las escuelas intermedias estatales y aproximadamente una cuarta parte de todas las escuelas primarias y secundarias han incorporado Mindstorms en sus planes de estudio. El Instituto de Tecnología de Massachusetts tiene una Cátedra Lego, que no es un Chesterfield hecho de ladrillos Lego, sino una cátedra dotada en el laboratorio de medios de la universidad. En Tufts, los conjuntos de robótica han evocado un número igual de disertaciones y disquisiciones con títulos pegadizos como "Enseñanza de la mecánica cardiovascular básica con modelos de Lego: un estudio de caso de la escuela secundaria".

Rogers trabajó con Lego para desarrollar Robolab, un enfoque robótico para aprender ciencias y matemáticas, que se ha utilizado en unas 50, 000 escuelas en todo el mundo y se ha traducido a 15 idiomas. Él enfatiza el pensamiento de diseño, la idea de que usted enmarca un problema imaginando primero su solución. Su enfoque se basa en la demostración, la crítica y la iteración: todo se puede mejorar, incluso el fracaso. "Los niños hacen una suposición educada y luego realizan experimentos para demostrar sus teorías", dice. “Ven que no hay una respuesta correcta o incorrecta, solo un número infinito de formas de abordar un problema. Aprendizaje que es tan crítico para la ingeniería como lo es para la vida ".

Samuel Beckett exhortó: "Falla mejor".

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En danés, Lego se pronuncia LEE-go. En inglés, la moda de la construcción que se ha apoderado del mundo civilizado se pronuncia LEEgoMAINia. Un artista italiano recreó minuciosamente las obras de antiguos maestros en Legos, incluyendo Mona Lisa de Da Vinci y Pendiente de niña con perla de Vermeer . Un artista de Chicago ha diseñado juegos de mini escalas de Lego de la Casa Blanca, la Ópera de Sydney y otros 15 edificios eminentes. Otros han hecho todo lo posible para ensamblar el puente Lego más grande del mundo (122 pies), la vía de tren Lego más larga del mundo (4, 923 pies) y la torre Lego más alta del mundo (106 pies, siete pulgadas; 450, 000 ladrillos). Se necesitarían 40 mil millones de ladrillos de Lego de ocho postes para construir una pila a la luna, aunque nadie ha intentado esto.

No solo cada nueva nave espacial y misión de la NASA engendra su propio modelo de Lego, sino que los astronautas a bordo de la Estación Espacial Internacional los han construido en órbita. Hay relojes Lego Darth Vader, videojuegos Lego Ninjago y un partido de Lego Quidditch. Dentro de un año, la película animada de aventuras LEGO: The Piece of Resistance se estrenará en los cines. Con personajes expresados ​​por Will Ferrell y Morgan Freeman, la caricatura promete ser un verdadero éxito de taquilla. Según el último recuento, cuatro de los 10 mejores capítulos para niños en la lista de los más vendidos del New York Times eran de Lego. Uno de ellos, The Lego Ideas Book, lleva el lema "Desbloquea tu imaginación".

La imaginación es lo que ha guiado a Lego desde su fundación en 1932 por Ole Kirk Kristiansen, un carpintero tipo Geppetto con un pequeño taller en Billund, una aldea rural en Jutlandia con la topografía de un panqueque. En un intento por vencer a la Gran Depresión, Kristiansen comenzó a fabricar autos de madera de colores brillantes y patos de arrastre. Habiendo concluido que su compañía de juguetes necesitaba un nombre más evocador que Billund Maskinsnedkeri, truncó la expresión godt, danés para "jugar bien". En una coincidencia fortuita, Lego significa "yo armé" en latín.

Lego, tal como lo entienden la mayoría de los adultos, comenzó en 1949, poco después de que Kristiansen comprara la primera máquina de moldeo por inyección de Dinamarca y comenzara a fabricar juguetes con algunas piezas de plástico. Según la leyenda de Lego, se encontró con algunos bloques huecos de fabricación británica llamados Kiddicraft, que inspiraron sus propios ladrillos de encuadernación automática, el precursor del ladrillo de Lego. El avance del diseño fue un mecanismo de pernos y tubos que permitió que los ladrillos se unieran, se mantuvieran firmes y, sin embargo, de alguna manera se separaran fácilmente. "Los legos son los últimos símbolos del carácter danés", dice Niels Pugholm. “Son pequeños objetos sin pretensiones que dependen de la lógica y la geometría. Quizás porque Dinamarca tiene tan pocos recursos naturales, el ingenio es atesorado ”.

En 1958, el año de la muerte de Kristiansen, Lego patentó su tecnología de ajuste por clic, que la compañía llama "potencia de embrague". La clave es la ingeniería de precisión; La tolerancia de las puntas modernas danesas de Lego es una quincuagésima de milímetro, diez veces más fina que un cabello humano. Durante el próximo medio siglo, Lego se convirtió en uno de los juguetes más queridos del mundo. Aproximadamente la mitad de los padres en el planeta han sido despertados por un disturbio en medio de la noche, se lanzaron atontados al dormitorio de sus hijos y pisaron descalzo un ladrillo de Lego.

"Los niños son pequeñas criaturas fantásticas", dijo Mads Nipper, jefe de marketing de la compañía. "Junto a las personas borrachas, son las únicas personas verdaderamente honestas en la tierra". A medida que se acercaba el milenio, Lego explotó esa honestidad yendo a un cambio de marca. La empresa familiar incursionó en ropa infantil, productos para bebés, joyas, videojuegos y parques temáticos.

Pero algo se estaba pudriendo en el estado de Dinamarca. En 2004, Lego había tomado algunas decisiones financieras descabelladas y estaba al borde de la bancarrota o de una adquisición por parte de Mattel, el minorista de juguetes más grande del mundo. Kjeld Kirk Kristiansen, CEO y nieto del fundador, nombró al ex consultor de gestión Jorgen Vig Knudstorp para reemplazarlo y reconstruir Lego, ladrillo por ladrillo. Lo que hizo Knudstorp: reducir costos, despedir personal, reducir a la mitad los tiempos de desarrollo, eliminar la división de software y recortar las líneas de productos. Aparentemente relegado al Gran ático de juguete en el cielo, Lego hizo un cambio notable.

Una línea que Knudstorp dejó intacta fue Mindstorms, que comenzó su vida hace 15 años en colaboración con el MIT Media Lab. "La patente original de nuestro ladrillo entrelazado expiró en 1975", dice Nipper. "La única forma de seguir diferenciandonos de nuestros competidores fue a través de la creatividad". Y no necesariamente la propia creatividad de Lego: la compañía ha subcontratado la innovación de Mindstorms a su base de seguidores.

La relación entre Mindstorms y sus entusiastas siempre había sido simbiótica. Un par de meses después del debut del kit de robótica en 1998, el estudiante graduado de la Universidad de Stanford, Kekoa Proudfoot, realizó una ingeniería inversa de sus microprocesadores patentados y publicó los secretos de diseño. Otros hackers se abalanzaron sobre sus hallazgos, diseñaron un nuevo software y sistemas operativos, y compartieron ajustes de rendimiento con el resto de Internet. Mientras que la gerencia y el equipo legal de Lego debatieron cómo manejar la violación, Nipper sugirió que la compañía debería alentar el código abierto.

Razonar a los modders, razonó, podría alienar a los aficionados a los adultos de Lego, que representaban casi la mitad de las ventas de Mindstorms y estaban, esencialmente, dispuestos a trabajar de forma gratuita. En el nuevo paradigma comercial de la compañía, el desarrollo debe ser impulsado y controlado por los fanáticos, con muy poca supervisión de Lego. Tan poco que se escribió un "derecho a piratear" en la licencia del software Mindstorms. "Llegamos a comprender que limitar la creatividad es lo opuesto a nuestra misión", dice Nipper. "Nuestro objetivo es fomentar la investigación y el ingenio". La estrategia valió la pena: Mindstorms se convirtió en el producto más vendido en la historia de Lego.

En 2005, con el kit para una actualización de diseño, Lego revisó los foros y sitios web en línea para fanboys adultos dispuestos a formar parte de un Panel de usuario de Mindstorms, o MUP. Los cuatro finalistas, todos jurados de secreto, y la confianza del cerebro de ingeniería de Lego pasaron 11 meses intercambiando correos electrónicos sobre todo, desde firmware hasta puertos de entrada. A cambio de sus contribuciones, los MUPpets fueron pagados en Legos. "Es la mejor relación posible", dice el panelista Ralph Hempel, un ingeniero profesional especializado en diseño de sistemas integrados. “El dinero complicaría el problema. No hay otra marca en el mundo que considere hacer un trabajo similar sin cargo. Para mí, obtener copias anticipadas de los kits de robótica es la guinda del pastel ”.

Para la última versión de Mindstorms, Lego amplió su panel de usuarios a una docena de cabezas de ladrillos (los 12 Monos) y estudió cómo los niños interactúan con los juguetes robóticos. Camilla Bottke, gerente senior de marketing de la compañía, dice que los niños no ven a los robots como objetos tanto como extensiones de sí mismos, cosas con carácter y personalidades. "Creo que es un gran concepto, hasta que el niño tiene que construir el robot y programarlo", ofrece Hempel. "Ahí es cuando la realidad se hunde en la cantidad de pensamiento y retoques necesarios para que un diseño funcione".

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"Dices que quieres una revolución", cantó el escéptico John Lennon. "Bueno, ya sabes, todos queremos cambiar el mundo". El problema con la revolución digital, se hace eco de Dean Kamen, es que la capacidad de jugar con la tecnología a menudo se confunde con la capacidad de comprenderla.

El ingeniero y empresario de 62 años de edad se asoma desde una casa con forma de hexágono de su propio diseño en las afueras de Manchester, New Hampshire. Lleva lo que prácticamente es su uniforme: una camisa vaquera abotonada con cuello abierto y pantalones de mezclilla.

Kamen abandonó la universidad para desarrollar la primera bomba de insulina portátil del mundo. Luego pasó a crear el Segway; una silla de ruedas robótica de seis ruedas con equilibrio automático capaz de subir y bajar escaleras; y un generador eléctrico que puede funcionar con estiércol de vaca y producir agua potable en el costado. De todos sus inventos, y Kamen posee 441 patentes extranjeras y nacionales, de la que se enorgullece es PRIMERO, un deporte en gran parte mental basado en la robótica competitiva.

Comenzó PRIMERO en 1989 para desmitificar la ingeniería y hacer crecer una generación de innovadores. "Demasiados niños de secundaria en este país, particularmente mujeres y minorías, abandonan las clases de ciencias y matemáticas", dice. "No hay incentivos, ni estímulos". De hecho, argumenta, hay todo tipo de desincentivos y desalientos sutiles. “Los niños necesitan acceso a proyectos desafiantes y prácticos que resultan en un producto tangible. En lugar de decirles por qué los conceptos abstractos como el álgebra o la trigonometría son importantes, los profesores de ciencias deberían decir: "¡Construyamos un robot Lego!" Con un poco de ayuda, los niños construyen uno y resuelve un problema. De repente, se dan cuenta de que las matemáticas y las ciencias son herramientas muy poderosas. De repente, las matemáticas y las ciencias son relevantes y divertidas ".

Kamen imagina un momento en que los jóvenes veneran a los científicos pioneros tanto como, por ejemplo, a las superestrellas de la NBA. "Lo único que celebra la cultura estadounidense son los héroes deportivos", dice. “Muchos adolescentes atléticos piensan que van a hacer una fortuna rebotando una pelota de baloncesto y convirtiéndose en el próximo LeBron James. Eso no es realista incluso para el porcentaje más pequeño de ellos. Convertirse en ingeniero lo es ”. Sin embargo, Kamen reconoce que las diferencias innatas entre las aulas y los campos de juego han ayudado a hacer que las carreras deportivas sean más atractivas que las tecnológicas. "Cuando los atletas trabajan juntos, se llama trabajo en equipo", dice. "Si trabajan juntos en la clase de ciencias, se llama trampa".

La competencia de robótica —el equivalente de FIRST a las ligas mayores— comienza cada enero, cuando un comité de ingenieros revela el juego y las reglas de ese año. Supervisados ​​por ingenieros, científicos u otros mentores adultos, los equipos de estudiantes de secundaria tienen seis semanas para diseñar y construir máquinas pequeñas y poco elegantes a partir de kits. Las únicas restricciones son el peso (el robot no puede exceder las 150 libras) y el costo. (Para mitigar las ventajas económicas, en lugar de las de ingeniería, Kamen ha establecido una especie de tope salarial de $ 4, 000 en piezas adicionales).

Aunque cada equipo enfrenta el mismo desafío, idean soluciones de diseño muy diferentes. Los ganadores locales avanzan a uno de los 58 regionales, donde sus bots luchan por la oportunidad de clasificarse para la final en St. Louis. El campeonato está estructurado como March Madness, el torneo de baloncesto de la NCAA División I Masculina. Kamen lo llama el "NCAA de la inteligencia". Cada una de las cuatro divisiones lleva el nombre de un famoso científico (Arquímedes, Curie, Galileo y Newton). El Final Four se juega en el campo de Einstein.

Un estudio reciente de la Universidad de Brandeis muestra que los niños que participan en concursos de robótica tienen más del doble de probabilidades de seguir una carrera en ciencia y tecnología, y casi cuatro veces más probabilidades de seguir una en ingeniería. "El robot es solo un vehículo", dice Kamen. “En seis semanas no puedes darle a un niño una educación significativa en robótica, tecnología o ingeniería. Pero al construir robots, puede generar autoconfianza y una comprensión seria de cómo es la vida de las personas que trabajan y resuelven problemas complejos. Para muchos niños, la robótica tiene el potencial de cambiar dónde ponen su tiempo y atención ".

En esta tarde particular de enero, alrededor de 750 niños de lugares tan lejanos como Singapur están poniendo su tiempo y atención en un PRIMER torneo en la Universidad de Delaware. Un cruce entre una feria de ciencias y un baile de disfraces de "Big Bang Theory", es uno de los mayores eventos de robótica de un solo día en el país. Los participantes se han disfrazado de científicos locos, simulacros de pruebas de choque y grotesqueries variados que incluso el Dr. Seuss no habría inventado.

La tecnología Tinkertoy ha transformado una casa de campo en un verdadero emporio de hardware. Los cubículos de los talleres están repletos de trinquetes rojizos y llaves oxidadas; anchos grupos grises de ruedas, poleas y brazos de extensión; y en todas partes, en todas partes Legos. Las pancartas llevan nombres de equipo como Bricktastic Builders, Fellowship of the Brick, Lego-Nardo da Vinci.

En la cancha de juego de la competencia de robótica, la confederación más conspicua, un cuarteto de muchachos de Nueva Jersey conocidos como los carbonautas, está vestida con gafas de seguridad, zapatos para correr y lo que parece ser un mono naranja de prisión. "Los legos me inspiran y me devuelven a la realidad", dice Ibrahim Elshahawi, un estudiante de secundaria que planea una carrera en ingeniería biomédica. “Aprendí que no puedo simplemente construir un robot. Mis ideas tienen que ser más organizadas y secuenciales ".

Los concursantes más jóvenes son aproximadamente la mitad femeninos. En la competencia de robótica, las chicas son pocas y distantes. "Las chicas están más interesadas en la estética, la logística, la orientación a los detalles", ofrece un carbonauta llamado Charles Verhoog. "No nos gustan los puntos de estilo".

"A los chicos les gusta destrozar cosas", dice su compañero de equipo CJ Geering.

Una adolescente de otro equipo, con sus trenzas rosadas trenzadas con trampas para los dedos chinos, asoma la cabeza hacia el grupo de Carbonautas y se quiebra, "Te sorprenderías".

Suena un timbre. Animados en las gradas animando secciones e hiperventilando a los padres, los equipos pusieron en marcha sus robots con aspecto de folklift en el campo. El objetivo: arrebatar anillos de goma de un montón vertical y depositarlos en radios horizontales. El robot Carbonaut agarra, cae, se atasca, embiste contra las paredes y, sin embargo, de alguna manera ... gana el calor.

Al igual que un auto de stock desgastado, el bot triunfante regresa a los "pozos", donde el mono Carbonauts con el algoritmo, cambia las variables de velocidad y dirección. Cuando se le preguntó si alguna vez participó en un torneo empañado por un escándalo de dopaje robótico, su compañero de equipo CJ Geering dijo: “Los jueces ocasionalmente nos piden muestras de electricidad, pero hasta ahora ninguno de los nuestros ha sido contaminado. Lo último que queremos es tener que aparecer en un especial de televisión con Oprah ".

Al otro lado de una partición, Austin Hwa y Thomas McClure, vestidos con corbatas carmesíes, toques y chaquetas de chef, se sientan junto a una pirámide de ladrillos de Lego. Son miembros de Chef-Bot-Ardees, un contingente de la escuela secundaria en su mayoría de Chadds Ford, Pennsylvania.

El Lego League Challenge de este año es resolver los problemas que enfrentan los ancianos. Los chefs han preparado un andador robótico equipado con una bandeja magnética.

"La bandeja está magnetizada para evitar que los cuchillos y tenedores se caigan", explica Hwa.

"Y cucharas", agrega McClure, servicialmente.

Hwa, de 13 años, dice que la robótica de Lego lo ha puesto en el camino de la tecnología. McClure, que tiene 10 años, no está tan seguro de que la ingeniería esté en su futuro. "Para no salir del tema", dice, "pero no creo que necesariamente vaya a esa línea de trabajo".

Contempla la pirámide de Lego a través del enrejado de sus dedos. "Estoy en la banda de quinto grado, la sección de percusión", dice. "Hay muchas posibilidades de que crezca para ser un baterista de rock".

Cómo Lego está construyendo la próxima generación de ingenieros