¿Qué pasaría si los drones y los autos autónomos tuvieran los hormigueantes "sentidos de araña" de Spider-Man?
De hecho, podrían detectar y evitar mejor los objetos, dice Andrés Arrieta, profesor asistente de ingeniería mecánica en la Universidad de Purdue, porque procesarían la información sensorial más rápido.
Una mejor capacidad de detección permitiría que los drones naveguen en entornos peligrosos y que los automóviles eviten accidentes causados por errores humanos. La tecnología actual de sensores de última generación no procesa los datos lo suficientemente rápido, pero la naturaleza sí.
Y los investigadores no tendrían que crear una araña radiactiva para dar a las máquinas autónomas habilidades de detección de superhéroes.
En cambio, los investigadores de Purdue han construido sensores inspirados en arañas, murciélagos, pájaros y otros animales, cuyos sentidos reales de arañas son terminaciones nerviosas vinculadas a neuronas especiales llamadas mecanorreceptores.
Las terminaciones nerviosas, los mecanosensores, solo detectan y procesan información esencial para la supervivencia de un animal. Vienen en forma de pelo, cilios o plumas.
"Ya hay una explosión de datos que los sistemas inteligentes pueden recopilar, y esta tasa está aumentando más rápido de lo que la computación convencional podría procesar", dijo Arrieta, cuyo laboratorio aplica los principios de la naturaleza al diseño de estructuras, variandodesde robots hasta alas de aviones.
"La naturaleza no tiene que recopilar todos los datos; filtra lo que necesita", dijo.
Muchos mecanosensores biológicos filtran los datos, la información que reciben de un entorno, de acuerdo con un umbral, como los cambios en la presión o la temperatura.
Los mecanosensores peludos de una araña, por ejemplo, se encuentran en sus patas. Cuando una telaraña vibra a una frecuencia asociada con una presa o una pareja, los mecanosensores lo detectan, generando un reflejo en la araña que luego reacciona muy rápidamente. Los mecanosensoresno detectaría una frecuencia más baja, como la del polvo en la web, porque no es importante para la supervivencia de la araña.
La idea sería integrar sensores similares directamente en la carcasa de una máquina autónoma, como el ala de un avión o la carrocería de un automóvil. Los investigadores demostraron en un artículo publicado en ACS Nano que los mecanosensores diseñados inspirados en los pelos de las arañas podrían personalizarse para detectar fuerzas predeterminadas. En la vida real, estas fuerzas estarían asociadas con un determinado objeto que una máquina autónoma necesita evitar.
Pero los sensores que desarrollaron no solo detectan y filtran a una velocidad muy rápida, sino que también calculan y sin necesidad de una fuente de alimentación.
"No hay distinción entre hardware y software en la naturaleza; todo está interconectado", dijo Arrieta. "Un sensor está destinado a interpretar datos, así como a recopilarlos y filtrarlos".
En la naturaleza, una vez que un nivel particular de fuerza activa los mecanorreceptores asociados con el mecanosensor peludo, estos mecanorreceptores calculan la información al cambiar de un estado a otro.
Los investigadores de Purdue, en colaboración con la Universidad de Tecnología de Nanyang en Singapur y ETH Zürich, diseñaron sus sensores para hacer lo mismo y utilizar estos estados de encendido / apagado para interpretar las señales. Una máquina inteligente reaccionaría de acuerdo con lo que estos sensores calculan.
Estos mecanosensores artificiales son capaces de detectar, filtrar y calcular muy rápidamente porque son rígidos, dijo Arrieta. El material del sensor está diseñado para cambiar rápidamente de forma cuando se activa por una fuerza externa. El cambio de forma hace que las partículas conductoras dentro del material se acerquen más aentre sí, lo que permite que la electricidad fluya a través del sensor y transmita una señal. Esta señal informa cómo debe responder el sistema autónomo.
"Con la ayuda de algoritmos de aprendizaje automático, podríamos entrenar a estos sensores para que funcionen de manera autónoma con un consumo mínimo de energía", dijo Arrieta. "Tampoco existen barreras para fabricar estos sensores en una variedad de tamaños".
Este trabajo cuenta con el apoyo financiero de ETH Zürich y la Universidad de Purdue, y se alinea con la celebración Purdue's Giant Leaps, reconociendo los avances globales de la universidad en IA, algoritmos y automatización como parte del 150 aniversario de Purdue. Este es uno de los cuatro temas delFestival de Ideas de celebración de un año de duración, diseñado para mostrar a Purdue como un centro intelectual que resuelve problemas del mundo real.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Purdue . Original escrito por Kayla Wiles. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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