Científicos han creado pequeños robots que pueden hacer justamente eso –construir sin un plan centralizado estructuras complejas– y las termitas fueron su musa de inspiración, según los resultados de la investigación publicados en la revista Science.
“Las termitas fueron las que inspiraron todo este tema de investigación para nosotros,” dijo el autor líder del estudio Justin Werfel, un investigador del Wyss Institute for Biologically Inspired Engineering en Cambridge, Massachusetts.
“Aprendimos sobre las cosas increíbles que estos insectos diminutos pueden construir y dijimos: fantástico. Ahora ¿cómo creamos y programamos robots que trabajen de maneras similares, pero que construyan lo que los humanos quieren?”, agregó el científico, de acuerdo con un comunicado de prensa de Science.
A diferencia de los humanos, quienes requieren planos de alto nivel para construir algo complicado, las termitas pueden construir complejos montes cientos de veces su tamaño sin un plan detallado.
Ellas toman simples pistas uno de la otra y de su medio ambiente para saber dónde poner el siguiente montón de tierra y finalmente, saber cómo construir una estructura que se adapta a su entorno.
Este uso de información local para la colaboración mutua se llama estigmergia. Justin Werfel y sus colegas de la Universidad de Harvard tomaron los datos de la estigmergia para diseñar algoritmos que reflejan el comportamiento de las termitas, y ellos implementaron estos algoritmos en sus robots.
Funcionamiento
Los robots creados por los científicos sólo necesitan la habilidad de percibir un ladrillo o robot cercano para dar su siguiente paso. Equipados con sensores, ellos se mueven a lo largo de una retícula, levantando y depositando los ladrillos. Si perciben un ladrillo en su camino, ellos acarrean su carga hasta el siguiente espacio abierto.
Y hacen todo esto sin un plan detallado o comunicación centralizada; los robots son programados sólo con unas cuantas reglas simples.
“Hay dos tipos de reglas,” explicó Werfel. “Las reglas que son las mismas para cualquier estructura, y las leyes de tráfico que corresponden a la estructura específica".
Las leyes de tráfico, añadió, le dicen a los robots en cualquier lugar a qué sitios se les permite ir a continuación: el tráfico sólo puede fluir en una sola dirección entre cualesquiera de dos sitios adyacentes, lo que mantiene un flujo de robots y material moviéndose a través de la estructura.
Jugando con este código de circulación, los investigadores han logrado que sus robots termita construyan diversos tipos de arquitecturas –una vivienda con cinco habitaciones, un taller, un edificio de tres pisos– sin ningún control central.
Werfel explicó más a fondo porqué los robots no ponen ladrillos en cualquier lugar. “Los chequeos de seguridad involucran a un robot que revisa los sitios inmediatamente a su alrededor, poniendo atención dónde los ladrillos ya están puestos y dónde otros se supone que están, y asegurándose que ciertas condiciones en esa área local son satisfactorias", dijo.
Reglas simples
Aunque cada robot “sabe” sólo las reglas simples –como cuándo depositar un ladrillo, voltear, o subir un escalón más arriba– juntos, los robots exhiben comportamiento inteligente, completando estructuras definidas por los usuarios.
Y críticamente, es la estructura única definida por el usuario la que determina las reglas que los robots necesitan seguir. En otras palabras, reglas simples guían el proceso de diseño en vez de los planos de alto nivel y la planeación necesarias para proyectos humanos de construcción.
Robots como estos –independientes, con control descentralizado– tienen numerosas ventajas. “Los robots individuales pueden descomponerse, pero el resto puede seguir,” explicó Werfel. “No hay un elemento crítico que traiga todo abajo si uno falla”, añadió.
Dichos sistemas también son escalables. “Para un gran trabajo enfrente, sólo se pueden añadir más robots (inclusive a mitad del trabajo) sin necesitar cambiar como están programados.” En contraste, un sistema robótico con un controlador centralizado podría crear un cuello de botella, con un límite en términos de cuánto podría coordinar conforme nuevos robots entraran en la escena.
“Una visión de largo plazo es desarrollar equipos de robots como el que hicimos para construir estructuras de escala completa para uso humano, quizá con utilidad particular en escenarios en donde es difícil o peligroso para humanos el trabajar (por ejemplo, construir refugios después de un terremoto o hábitats bajo el agua o en otros planetas). Aunque eso es probablemente algo lejano”, dijo Werfel.
“Una aplicación a más corto plazo podría ser algo como hacer diques en construcciones a partir de bolsas de arena para protección contra inundaciones”, señaló el científico.
La naturaleza enseña
Los científicos aprendieron de la estigmergia para construir los robots termitas.
En 1959 el entomólogo francés Pierre-Paul Grassé en alusión, precisamente, al comportamiento de las termitas que había estudiado, puso ese nombre a su teoría.
La idea central de Grassé, según El País, es que la ejecución de una acción (como poner un ladrillo) deja una marca en el entorno (el propio ladrillo ya colocado) que guía el comportamiento subsiguiente (como saltar una posición en la pared). De ahí la construcción de la palabra, que viene de los términos griegos para marca (stigma) y acción (ergon).
Las termitas no pueden tolerar la luz solar, algunas inclusive son ciegas, sin embargo constituyen una de las especies constructoras más ingeniosas del mundo gracias a esa capacidad estudiada por Grassé y que hoy sirve de inspiración a la robótica.
Desarrollan autómatas que trabajan, limpian, son compañía y juegan
Hoy los robots ya no son algo del futuro, sino de presente y sus usos son variados. No sólo construyen, también trabajan en equipo en las fábricas, cada vez más cerca de las personas, e incluso las acompañan en sus casas, desde la cocina hasta los dormitorios.
Durante la exposición internacional de Robots celebrada a fines del año pasado en Tokio, Japón, grandes empresas mostraron, por ejemplo, autómatas que atrapan a gran velocidad pequeñas piezas de dominó esparcidas sobre una cinta móvil, para después disponerlas ordenadas en línea por lotes de a seis, y luego agarrarlas con sus ventosas y meterlas en una caja, informó AFP.
Para realizar esta misma tarea dos hombres no serían suficientes y, posiblemente, se volverían locos. A tal punto llega la fuerza y eficacia de los robots industriales, rápidos e infatigables.
Además, las tecnologías más recientes en materia de micromotores y otros componentes permiten crear robots más adaptados a sus tareas y capaces de percibir el entorno en el cual se encuentran, gracias a "diversos sensores", entre ellos cámaras.
Los robots ya no necesitan cesar de moverse por seguridad cuando un hombre se le acerca, sino que ambos pueden observarse entre sí y trabajar juntos, según el reporte de AFP.
Los trabajos que exigen fuerza o son repetitivos son confiados a los robots, en tanto que aquellos creativos siguen siendo una competencia humana.
A nivel doméstico están los prototipos de robots de compañía, desde el bebé-foca Paro hasta la calabaza Kabochan, pasando por gatitos capaces de reaccionar a las caricias como también de responder a órdenes verbales como "enciende la televisión" o recordar la hora de tomar un medicamento.
El "Mimamori Robot" de VRTC, que se parece a una lámpara de pie, es capaz de hacer tareas de vigilancia en una casa e incluso en un centro de salud, y enviar una alerta en caso de necesidad. Otro, desarrollado por Fuji, es capaz de ayudar a un inválido a levantarse de su asiento o de su cama.
Cada vez más son los robots diseñados para auxiliar a personas mayores para que puedan moverse dentro de su casa o en el exterior, como el deambulador electrónico concebido por Funai.
Pez inspira proyecto de robots acuáticos
Después de estudiar durante años al pez cuchillo o fantasma negro, un pez débilmente eléctrico de la cuenca del Amazonas, un equipo interdisciplinario de investigadores de la Universidad Northwestern en Estados Unidos decidió aprovechar los datos obtenidos para desarrollar peces robot ágiles, informó Fish Information & Services (FIS).
Estos vehículos submarinos podrían emplearse para diferentes actividades en aguas profundas, que van desde el estudio de arrecifes de coral hasta la reparación de las plataformas petrolíferas dañadas en alta mar.
El profesor Malcolm MacIver, jefe del proyecto, explicó los alcances de la investigación en la reunión anual de la Asociación Americana para el Avance de la Ciencia (AAAS) en Chicago, la pasada semana. "Hemos generado un robot que esencialmente duplica la forma en que perciben los peces", dijo MacIver, según informó la BBC.
El pez cuchillo genera un campo eléctrico a través del agua, producido por las neuronas modificadas que se encuentran a lo largo de su espina dorsal, para percibir su entorno y ondular una larga aleta para moverse.
Cuando sus presas, tales como insectos, entran en este campo, el pez detecta un pequeño cambio en el voltaje en la superficie de su piel. Esta perturbación es sólo entre una décima y una centésima de millonésima de voltio, pero suficiente para que sus receptores la detecten. Estos peces pueden moverse hacia delante, hacia atrás e inclusive verticalmente, utilizando una aleta en forma de cinta.
La idea de los investigadores es aplicar el movimiento del pez cuchillo y la percepción no visual para desarrollar nuevas tecnologías que permitan mejorar los vehículos submarinos.
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