Un robot con «cerebro humano» logra salir solo de un laberinto.
Pablo Javier Piacente.
Un cerebro similar al humano ayuda a un robot a salir de un laberinto en forma autónoma: la innovación confirma que los robots neuromórficos orgánicos no solo pueden aprender, sino que también son capaces de moverse en forma independiente y de resolver un problema complejo.
Un grupo de investigadores de la Universidad Tecnológica de Eindhoven, en Países Bajos, y del Instituto Max Planck de Investigación de Polímeros en Mainz, Alemania, creó un robot que basa sus decisiones en un cerebro orgánico con una estructura de funcionamiento similar al cerebro humano. El estudio allana el camino para nuevas y emocionantes aplicaciones de dispositivos neuromórficos en la salud y otros campos.
Son indudables los avances logrados en los últimos años en cuanto a dispositivos basados en el aprendizaje automático, las redes neuronales artificiales y otras aplicaciones de Inteligencia Artificial. Sin embargo, estos enfoques chocan contra una gran desventaja cuando quieren equiparar la eficacia del cerebro humano: los algoritmos requieren enormes cantidades de energía para realizar sus procesos, mientras que nuestro cerebro funciona más rápido y mejor con un mínimo caudal energético.
Imitar al cerebro humano
La eficiencia energética del cerebro humano se origina en la forma en la cual trabajan las neuronas: ellas se comunican entre sí a través de las denominadas sinapsis, que se van fortaleciendo cada vez que la información fluye. Dicha “plasticidad” y capacidad de modificación permanente es la que asegura procesos como el aprendizaje y la memoria, entre otros.
Sobre fines de la década de 1980, Carver Mead desarrolló el concepto de ingeniería neuromórfica. Se trata del uso de un sistema de integración a gran escala contenido en circuitos analógicos, con el propósito de imitar estructuras neurobiológicas ubicadas en el sistema nervioso humano. En otras palabras, la idea es desarrollar dispositivos tecnológicos y orgánicos que “copien” la estructura funcional del cerebro humano, para de esta forma ganar en eficiencia y acercarse más profundamente a nuestra cosmovisión.
Más de 30 años después, los robots neuromórficos ya son una realidad: se sabe incluso que tienen la habilidad de aprender al igual que el ser humano, pero además las últimas innovaciones están demostrando que también logran movilizarse de manera independiente para poder alcanzar un objetivo. Según una nota de prensa, los ingenieros y científicos a cargo del nuevo estudio, publicado en la revista Science Advances, han confirmado el desarrollo de un robot neuromórfico que logra salir solo de un laberinto.
Memoria, sentidos y movimiento
Es habitual que los laberintos se utilicen para evaluar las capacidades de aprendizaje, por ejemplo en el caso de experimentos con roedores. Frente a esto, los especialistas quisieron comprobar si un robot neuromórfico podría llegar a aprender de la misma forma cuáles son los giros y movimientos necesarios para escapar del laberinto. Lo logró con desplazamientos autónomos, dejando en claro que la potencialidad de estos dispositivos parece no tener límites.
Los investigadores emplearon un robot llamado Lego Mindstorms EV3, dotado con un cerebro neuromórfico orgánico. El artefacto estaba programado para girar a la derecha de forma predeterminada, pero cuando se encontraba con un callejón sin salida o se desviaba del camino designado, una señal le indicaba que regrese o gire a la izquierda. Posteriormente, un dispositivo neuromórfico integrado al robot registraba el estímulo correctivo, para que la máquina pueda recordarlo en sus próximos movimientos.
Luego de 16 intentos, el robot logró “memorizar” todas las salidas posibles y fue capaz de seguir una ruta exitosa de forma independiente. Al demostrar que el artefacto puede navegar de forma eficiente por cualquier otra ruta que se le indique, los investigadores comprobaron que el conocimiento adquirido por el robot es generalizable.
Además, los expertos remarcaron que la capacidad del robot para aprender y salir del laberinto radica principalmente en la integración única entre sensores y motores: dicha alianza, en la que el sentido y el movimiento se refuerzan entre sí, es también la forma en la que opera la naturaleza. Las aplicaciones para estos nuevos dispositivos abarcan múltiples campos, aunque destaca por ejemplo su uso en el área de las prótesis artificiales, el reemplazo de órganos y otros sectores de la medicina regenerativa.
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Referencia
Organic neuromorphic electronics for sensorimotor integration and learning in robotics. Imke Krauhausen et al. Science Advances (2021). DOI:https://doi.org/10.1126/sciadv.abl5068
Foto: el robot Lego Mindstorms EV3 está equipado con un cerebro neuromórfico orgánico, que le permite aprender a encontrar la salida de un laberinto. Crédito: Imke Krauhausen et al / Universidad Tecnológica de Eindhoven.
Video: Universidad Tecnológica de Eindhoven / YouTube.
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