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Cómo la robótica avanza gracias a la inteligencia del enjambre

20/08/2014 08:53
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Unos robots que pueden trabajar junto para conseguir un objetivo en común. La clave: organizarse como una "verdadera mente colmena", es decir un ejambre en el que ningún individuo asume el liderazgo.

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¿Te imaginas un enjambre de más de 1.000 robots trabajando juntos para conseguir alcanzar una meta? Esto ya no es una película de ciencia-ficción. Un grupo de investigadores del Instituto Wyss ha anunciado la creación de un enjambre de 1024 kilorobots: robots de bajo coste, con 3 alambres que actúan como patas y un diámetro poco mayor que una moneda, desarrollados por la empresa suiza de robótica K-Team Corp.

Estos robtos pueden trabajar juntos sin que los guíe ningún tipo de inteligencia central, capacidad que podría llegar a ser de gran utilidad en la limpieza de derrames de petróleo, en la exploración planetaria o en el campo de la vigilancia militar.

El investigador en robótica Michael Rubenstein, líder de esta investigación, ha destacado que nadie había construido antes un enjambre de ese tamaño, donde todos los robots trabajaran juntos para lograr un objetivo, en un diseño inspirado en el comportamiento de los insectos sociales (como abejas, hormigas y termitas), en los bancos de peces y las bandadas de pájaros. En todos estos casos, la realización de tareas complejas se lleva a cabo sin necesidad de que ningún miembro del grupo asuma un liderazgo.

Así, para dotar a los robots del proyecto de una verdadera "mente colmena" (o, por utilizar el término técnico, de 'inteligencia de enjambre'), el doctor Rubinstein y su equipo desarrollaron un algoritmo que permite que éstos colaboren en una tarea sin requerir de instrucciones a cada momento. Una vez programados, cada robot sabe tres cosas: cómo seguir la orilla de un grupo, cómo hacer un seguimiento de la distancia con respecto al punto donde comenzó, y cómo mantener el sentido de su posición relativa.

Además, están diseñados para comunicarse únicamente con los 3 ó 4 compañeros más cercanos. Luego, ya sólo hay que poner en marcha en proceso a través de una única orden (el patrón en dos dimensiones que deberán formar) enviada vía infrarrojos, y que sólo cuatro de los robots reciben y van propagando por el resto del enjambre; tanto esta difusión como la determinación individual de la posición dentro del enjambre se realiza mediante pulsos de luz infrarroja. De este modo, logran configurar formas como una gran letra K, una estrella o una llave inglesa. Todo ello a pesar del hecho de que, individualmente, los kilobots serían incapaces de trazar una línea recta.

Recuerdan, de este modo, a las hormigas, que pueden vivir en "sociedades" de hasta 20 millones de individuos guiados únicamente por su instinto y las señales químicas dejadas por sus semejantes. Sólo que en el caso de los robots, sus estructuras sociales son escalables: en su caso no existe un límite teórico al tamaño o complejidad del enjambre de robots, como aclara el propio Mike Rubenstein, aclarando igualmente que nada les impediría en el futuro coordinarse para, por ejemplo, construir un nuevo robot.

El Instituto Wyss, adscrito a la Universidad de Harvard, describe su labor como "el aprovechamiento de estrategias de diseño que los sistemas vivos usan para auto-organizarse, adaptarse y competir por la supervivencia". Una mejor comprensión de cómo la naturaleza se auto-organiza conduciría en última instancia a desarrollar procesos de fabricación más eficientes, modalidades de arquitectura más sostenible, o dispositivos médicos que se integraran mejor en nuestro cuerpo. O enjambres robóticos.

Proyectos anteriores

Ya ha habido otros proyectos anteriores para lograr inteligencia de enjambre robótica: en 2012 se unieron científicos de distintas disciplinas (biología, ingeniería, informática) de la universidad Heriot Watt de Edimburgo (Reino Unido) para impulsar el proyecto Coralbot: enjambres de robots capaces de acelerar el proceso de regeneración de los arrecifes de coral destruidos por la pesca de profundidad, convirtiendo en días lo que antes podrían ser décadas o siglos. El planteamiento era similar al de los kilobots del Instituto Wytt: grupos escalables de robots, coordinados de manera descentralizada. Este proyecto desembocó en una reciente campaña de crowdfunding en Indiegogo (se cerró hace sólo unas semanas) en la obtuvo únicamente el 40% de los fondos necesarios.

Imagen |  Mike Rubenstein and Science/AAAS