El control caótico y los cerebros minimales de los insectos

Por Francisco R. Villatoro, el 16 abril, 2010. Categoría(s): Ciencia • Informática • Matemáticas • Mathematics • Science

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Incluso un animal tan simple como una cucaracha es capaz de responder de forma compleja a los cambios de su entorno. Los ingenieros están desarrollando robots capaces de imitar esta capacidad gracias a las técnicas de control basadas en la matemática del caos determinista. El control caótico permite que redes de neuronas artificiales muy rudimentarias produzcan comportamientos autoorganizados muy complejos como respuesta a cambios en el entorno. En el vídeo de arriba se muestra como un robot hexápodo que utiliza este tipo de control es capaz de superar con éxito obstáculos complicados, como un agujero en el que una de sus patas no encuentra apoyo posible. El control caótico utilizado se basa en una bucle de control realimentado con un retraso temporal (se representa en la figura con un atractor extraño en tres dimensiones). La diferencia entre el valor de la señal de salida y(t) y su valor retrasado es realimentado como señal de control u(t) cuya magnitud es controlada por el valor de K. Este control permite suprimir el caos del sistema y estabilizar su comportamiento en un ciclo periódico como el necesario para lograr el movimiento pendular de una pata de un robot. Cuando el hexápodo encuentra un obstáculo en su camino, como cuando una de sus patas encuentra un agujero, el circuito neural caótico genera un patrón de búsqueda onmidireccional que permite identificar la estrategia que permite superar el obstáculo. Nos lo contó el especialista Eckehard Schöll, “Neural control: Chaos control sets the pace,” Nature Physics 6: 161-162, 2010, haciéndose eco del artículo de Silke Steingrube, Marc Timme, Florentin Wörgötter, Poramate Manoonpong, “Self-organized adaptation of a simple neural circuit enables complex robot behaviour,” Nature Physics 6, 224-230, 17 January 2010. Merece la pena ver los 6 vídeos que aparecen en la Información Suplementaria del artículo (entre 10 y 24 Mb cada uno). Los interesados en detalles sobre el control caótico neural utilizado tienen los detalles en la información suplementaria. Merece la pena visitar la página web de Poramate Manoonpong, quien no sólo ha desarrollado robots hexápodos, también ha desarrollado bípedos, cuadrúpedos, y octópodos.

Robot hexápodo AMOS-WD06, cuyas patas imitan la biomecánica de las patas de las cucarachas (derecha) y el control realimentado caótico con retraso de cada una de sus patas (izquierda). (C) Nature.

PS (18 mayo 2011): Un vídeo youtube con más información sobre este hexápodo y el artículo gratis en ArXiv.

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