Un robot flexible tipo tentáculo como computador analógico

Dibujo20150528  Platform setup for a soft silicone arm and schematics - scientific reports

La ingeniería biomimética trata de imitar la Naturaleza. Los robots flexibles, como un tentáculo de pulpo, se adaptan a ambientes complejos gracias a su gran número de grados de libertad. Su gran problema es su respuesta no lineal, pero ésta puede truncarse en una ventaja si se usa para el procesado de datos. La respuesta no lineal del tentáculo de silicona se puede usar para simular un sistema físico a medida, como si el tentáculo fuera un computador analógico. Así lo propone un nuevo artículo publicado en Scientific Reports.

Curioso pero inútil, el artículo es Kohei Nakajima et al., «Information processing via physical soft body,» Scientific Reports 5: 10487, 27 May 2015, doi: 10.1038/srep10487.

Dibujo20150528 Schematics analogy between conventional reservoir computing system and the system - abstract computational units - scientific reports

El nuevo artículo propone usar la técnicas de computación en tiempo real llamada computación basada en un depósito (reservoir computing). Los grados de libertad de un sistema físico se usan como memoria de corto plazo y su respuesta dinámica no lineal como mecanismo de computación. En lugar de usar un sistema de control realimentado (en bucle cerrado) mediante una red de neuronas artificiales para controlar el movimiento del tentáculo se usa el propio tentáculo como análogo físico de un sistema de computación.

El tentáculo de silicona flexible está sumergido en un depósito de agua, e incluye diez sensores y un actuador que están conectados a un ordenador (PC). Inspirado en el tentáculo de un pulpo sus diez sensores de curvatura (flexión) están incrustados en el material de silicona. Cada sensor da cero cuando la curvatura es cero (sección recta), un valor negativo para flexión hacia el lado ventral y un valor positivo para flexión hacia el lado dorsal. La base del brazo está conectada a un servomotor que permite su desplazamiento hacia la izquierda y hacia la derecha, en función de las órdenes del PC de control. El sistema tiene un único grado de libertad activo (el giro del motor), pero un alto número de grados de libertad pasivos (el propio tentáculo de silicona).

[youtube=https://www.youtube.com/watch?v=ceqtVAbzca0]

La forma del tentáculo y las propiedades de la silicona se diseñan para que actúe como simulador analógico de un sistema dinámico concreto, es decir, el tentáculo será un computador analógico. En lugar de usar un circuito eléctrico que actúe de análogo de un sistema mecánico o de un sistema acústico, se usa un sistema mecánico flexible (el tentáculo) como análogo físico. El servomotor controla la entrada al sistema (el movimiento del tentáculo) y sus sensores ofrecen una serie temporal de medidas que refleja la dinámica del sistema físico no lineal simulado.

Una idea curiosa, aunque muchos lectores pensarán que está un poco forzada. Usar como computador analógico un tentáculo flexible no parece competitivo con las tecnologías actuales de simulación digital. Cierto, pero como estamos ante un prototipo, hay hueco para que futuras incursiones en este campo nos lleven a simuladores analógicos mucho más útiles desde un punto de vista aplicado. Los autores del artículo se lanzan al ruedo y afirman que su tentáculo podrá tener múltiples aplicaciones, pero en realidad son poco creíbles.

Aún así, este computador analógico tentacular merece estar en el pedestal de lo curioso pero inútil.



3 Comentarios

  1. Que lastima que no se siga explorando en computadores analógicos como este caso. mucho del funcionamiento de las neuronas, por ejemplo, está basado en la interacción de distintos gradientes de distintos iones. no parece que hagan cálculos, parecen funcionar como un modelo ya implementado en hardware y en tiempo real.

  2. Hola Francicso,

    Me gusta mucho cómo has resumido nuestro articulo. Pero me gustaría añadir algo. Tienes razón cuando dices:

    «Usar como computador analógico un tentáculo flexible no parece competitivo con las tecnologías actuales de simulación digital»

    Estoy de acuerdo con eso cien por cien. Pero, construir un computador analógico tampoco es nuestra intenction. Tampoco queremos construir un ordenador universal (como una maquina de Turing), sino diseñar robots que son mejores (más estables, adaptables, eficientes, etc.) usando su cuerpo para computar

    Nuestro equipo de investigadores viene del campo de la robótica y no tanto del de ciencias de la computación. Nuestro trabajo se basa en fenómenos que ocurren en la naturaleza. Hemos observado que existen sistemas biológicos (animales e incluso plantas) que parecen usar sus cuerpos (su morfología) para computar – por ejemplo, el mapping de unos sensores a un sistema de actuation (sensory motor loop)? La idea es que podemos «externalizar» inteligencia fuera del cerebro hacia otras partes del cuerpo. Y todo eso está pasando en el dominio analógico? Nuestras teorías [1][2] describen exactamente eso.

    Si quieres saber más de nuestro trabajo teórico, aquí se habla de nuestro resultados

    https://youtu.be/E-kv9_otNew

    El trabajo presentado en esa publicación es la demonstración de que no sólo es posible en teoría, pero también en sistemas reales.

    Gracias por tu interés en nuestro trabajo.

    Un cordial saludo,
    Helmut

    [1] Hauser, H.; Ijspeert, A.; Füchslin, R.; Pfeifer, R. & Maass, W.
    «Towards a theoretical foundation for morphological computation with compliant bodies»
    Biological Cybernetics, Springer Berlin / Heidelberg, 2011, 105, 355-370
    http://www.springerlink.com/content/j236312507300638/

    [2] Hauser, H.; Ijspeert, A.; Füchslin, R.; Pfeifer, R. & Maass, W.
    «The role of feedback in morphological computation with compliant bodies»
    Biological Cybernetics, Springer Berlin / Heidelberg, 2012, 106, 595-613
    http://www.springerlink.com/content/d54t39qh28561271/

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Por Francisco R. Villatoro
Publicado el ⌚ 28 mayo, 2015
Categoría(s): ✓ Ciencia • Física • Informática • Noticias • Physics • Science
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