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Así son los primeros robots ‘celulares’ inspirados en el cáncer

Siguiendo el ejemplo de las células biológicas, crean robots simples que se conectan en grandes grupos para completar tareas

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Así son los primeros robots ‘celulares’ inspirados en el cáncer
Célula robótica

Célula robótica D. Rus

Resumen:

Las células son pequeños seres vivos que, por sí solos no tienen mayor interés para los organismos. Sin embargo, son, en su conjunto, los que nos dotan (y datan) de vida, puesto que en su muerte y no reposición está el origen de la vida y del envejecimiento. Los robots no se componen normalmente de células. Tendemos a verlos monolíticos o articulados, pero hechos de metal y cables; no de minirrobots. En el MIT están dándole la vuelta a esa idea.


Aquí se pueden ver a estos nanorrobots en acción. Son capaces de, acoplados, formar un miniorganismo capaz de autoorientarse hacia una luz o atrapar un objeto. | Vídeo: Mario Viciosa, Daniela Rus (MIT)

 

Siguiendo el ejemplo de las células biológicas, investigadoras de este centro y de la Universidad de Columbia han desarrollado robots computacionalmente simples que se conectan en grandes grupos para moverse, transportar objetos y completar otras tareas. Este sistema denominado robótica de partículas, comprende muchas unidades individuales en forma de disco llamadas «partículas», a modo de células.

Las partículas están ligeramente conectadas por imanes alrededor de sus perímetros. Cada una sólo puede hacer dos cosas: expandirse y contraerse. Pero ese movimiento, cuando está cuidadosamente cronometrado, permite que las partículas individuales se empujen entre sí en un movimiento coordinado. Los sensores de a bordo permiten que el grupo pivote, moviendo el conjunto, el «organismo», hacia una luz, por ejemplo. Tal y como haría un girasol.

En un artículo publicado en Nature, los investigadores demuestran que un grupo de dos 24 partículas robóticas reales (y una simulación virtual de hasta 100.000 partículas) se mueven a través de obstáculos hacia una bombilla. También prueban que un robot de partículas puede transportar objetos colocados en su entorno.

Robots que van hacia la luz

Los robots de partículas pueden recomponerse en muchas configuraciones y navegar de manera fluida alrededor de los obstáculos. Eso ya se ha hecho con módulos más grandes o con materiales flexibles. Lo llamativo es que ninguna de las partículas se comunica directamente o depende una de la otra para funcionar. Se pueden agregar o apartar sin ningún impacto en el grupo. En su artículo, los investigadores muestran que los sistemas robóticos de partículas pueden hacer tareas incluso cuando muchas unidades funcionan mal. Los robots compuestos de estos componentes simplistas, dicen los investigadores, podrían permitir sistemas más escalables, flexibles y robustos.

«Tenemos pequeñas células de robot que no son tan capaces como los individuos completos, pero que pueden lograr mucho en equipo», dice Daniela Rus, directora del Laboratorio de Ciencias de la Computación e Inteligencia Artificial (CSAIL-MIT). Según su colega, la profesora de Ingeniería Eléctrica y Andrew y Erna Viterbi, «el robot en sí mismo es estático, pero cuando se conecta con otras partículas de robot, de repente, el colectivo puede explorar el mundo y controlar acciones más complejas», las partículas de robot pueden lograr diferentes formas, global, como hemos demostrado en nuestros experimentos, siguen los gradientes de luz. Esto es algo que se abre a muchas posibilidades».

Cada unidad de un robot de partículas tiene una base cilíndrica que alberga una batería, un motor pequeño, sensores que detectan la intensidad de la luz, un microcontrolador y un componente de comunicación que envía y recibe señales. Montado en la parte superior, se encuentra un juguete para niños llamado Hoberman Flight Ring (su inventor es uno de los coautores del artículo), que consiste en pequeños paneles conectados en una formación circular que se puede expandir y empujar hacia atrás para contraerse. Dos pequeños imanes están instalados en cada panel.

El truco consistía en programar las partículas robóticas para expandirse y contraerse en una secuencia exacta para empujar a todo el grupo hacia una fuente de luz de destino. Para hacerlo, los investigadores equiparon a cada partícula con un algoritmo que analiza la información emitida sobre la intensidad de la luz de todas las demás partículas, sin la necesidad de comunicación directa de partícula a partícula.

Cuanto más cerca esté la partícula de la fuente de luz, mayor será la intensidad. Cada partícula emite constantemente una señal que comparte el nivel de intensidad percibido con todas las demás partículas. Digamos que el sistema robótico de partículas mide la intensidad de la luz en una escala de niveles de 1 a 10: las partículas más cercanas a la luz registran un 10 y las más lejanas registrarán el 1. El nivel de intensidad, a su vez, corresponde a un tiempo específico en que la partícula se debe expandir. Las partículas que experimentan la mayor intensidad (nivel 10) se expanden primero. A medida que esas partículas se contraen, las siguientes partículas en orden se expanden. Ese movimiento en ola cronometrado de expansión y contratación ocurre en cada nivel subsiguiente. Es algo parecido a lo que algunas investigaciones plantean para ordenar el tráfico de coches autónomos en el futuro.