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Imagina decirle a robots que construyan una casa de cinco habitaciones para ti sin darles plano alguno. Ahora, científicos, en el ejemplar de la revista Science del 14 de febrero reportan que han creado pequeños robots que pueden hacer justo eso construir sin un plan centralizadoy las termitas fueron su musa de inspiración.
"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 trabajan de maneras similares pero que construyen lo que los humanos quieren?"
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.
En cambio, ellos toman simples pistas uno de otro y su medio ambiente para saber dónde poner el siguiente montón de tierra y ultimadamente, saber cómo construir una estructura que se adapta a su entorno.
Este uso de información local en esta manera se llama estigmergia. Justin Werfel y colegas tomaron ventaja de la estigmergia para diseñar algoritmos que reflejan el comportamiento de las termitas, y ellos implementaron estos algoritmos en sus robots.
Sus robots 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; en cambio, los robots son programados solo 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] le dicen a los robots en cualquier sitio a qué sitios se les permite ir a continuación: tráfico sólo puede fluir en una sola dirección entre cualesquiera dos sitios adyacentes, lo que mantiene un flujo de robots y material moviéndose a través de la estructura."
Werfel explicó más a fondo porqué los robots no pondrán ladrillos en cualquier lugar. "Si ellos construyeran sin cuidado, sería más fácil para ellos construir en una manera en donde se atoraron," dijo. "Los chequeos de seguridad involucran a un robot que revisa los sitios inmediatamente a su alrededor, poniendo atención a donde los ladrillos ya están puestos y donde otros se supone están, y asegurándose que ciertas condiciones en esa área local son satisfechas."
Aunque cada robot "sabe" sólo las reglas simples como cuándo depositar un ladrillo, voltear, o subir un escalón más arribajuntos, 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 este -- independiente, con control descentralizado tienen numerosas ventajas. "Robots individuales pueden descomponerse pero el resto puede seguir," explicó Werfel. "No hay un elemento crítico que traiga todo abajo si uno falla."
Dichos sistemas también son escalables. "Para un gran trabajo enfrente, solo se pueden añadir más robots (inclusive a mitad del trabajo) sin necesitar cambiar cómo 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 para equipos de robots como este 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 diques en construcciones a partir de bolsas de arena para protección contra inundaciones."
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Sólo Para Medios Informativos: Periodistas podrían descargar copias bajo embargo del reporte de la página web del paquete de prensa de Science, en http://www.eurekalert.org/jrnls/sci o solicitarlas al equipo de SciPak en +1-202-326-6440 o scipak@aaas.org.
Sesión Informativa para Prensa In Situ y Webcast de Transmisión en Vivo: Una sesión informativa relacionada con el artículo de próxima aparición en Science, "Designing Collective Behavior in a Termite-Inspired Robot Construction Team," se llevará a cabo en la Reunión Anual AAAS 2014. Este evento, abierto solo para participantes de prensa acreditados para la Reunión Anual, se llevará a cabo a las 12:00 p.m. del tiempo central de E.U.A. del jueves 13 de febrero, en el Vevey 3 Room del Swissôtel, 323 East Wacker Drive en Chicago, Illinois.
El embargo sobre el artículo por Werfel et al. se levantará a las 2:00 p.m. del tiempo del este de E.U.A. (o 1:00 p.m. hora central europea) del jueves, 13 de febrero.
Los reporteros que no puedan asistir a la Reunión Anual también pueden participar en la transmisión en vivo de la sesión. Favor de visitar el Virtual Newsroom (Redacción Virtual) para mayor información. (En esa liga, también puede revisar el horario de webcasts para todas las sesiones informativas de la Reunión Anual de AAAS).
En Chicago, los periodistas pueden obtener un gafete de prensa para la Reunión Anual mediante traer identificación fotográfica y documentación de estatus a la Oficina Central de la Redacción de AAAS, St. Gallen sala 2 en el segundo piso del Swissôtel, 323 East Wacker Drive.
Ponentes en este evento incluirán al Dr. Justin Werfel y la Dra. Kirstin Peterson del Wyss Institute for Bio-inspired Engineering de Harvard University en Cambridge, Massachusetts.
La sesión informativa y el webcast relacionado han sido posibles a través de la generosidad de la Asociación Americana para el Avance de Ciencia (AAAS) no lucrativa. Gracias por citar la revista Science (@sciencemagazine) así como la Reunión Anual de AAAS (#AAASmtg) durante la cobertura de este reportaje. Síguenos en Twitter en #SciPresser.
Se pide a los reporteros interesados en participar en la sesión informativa envíen un correo electrónico a scipak@aaas.org para solicitar pre-registro.
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