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(noticias nanowerk) La mentalidad de rebaño juega un papel importante en los ecosistemas naturales, desde bancos de peces hasta colmenas y colonias de hormigas. Este comportamiento colectivo permite que el todo supere la suma de sus partes y responda mejor a las amenazas y desafíos.
Este comportamiento inspiró a investigadores de la Universidad de Texas en Austin, que han estado trabajando durante más de un año para crear “enjambres inteligentes” de robots microscópicos. Los investigadores han diseñado interacciones sociales entre estas pequeñas máquinas para que puedan actuar como un grupo coordinado y completar tareas mejor que si se movieran individualmente o al azar.
«En todos estos grupos, bandadas de pájaros, bancos de peces y otros, cada miembro del grupo tiene una inclinación natural a cooperar con su vecino, y juntos son más inteligentes, más fuertes y más eficientes que si estuvieran solos», dijo Yuebing. Zheng, profesor asociado del Departamento Walker de Ingeniería Mecánica y del Instituto de Materiales de Texas: «Queríamos aprender más sobre los mecanismos que hacen que esto suceda y ver si podíamos reproducirlo».
Zheng y su equipo introdujeron por primera vez estas innovaciones en un artículo publicado el año pasado en Advanced Materials. Pero en un nuevo artículo publicado recientemente en Science Advances, han ido un paso más allá.
En el nuevo trabajo, Zheng y su equipo dieron a estos enjambres una nueva propiedad llamada retardo de tiempo adaptativo. Este concepto permite que cada microrobot dentro del enjambre adapte su movimiento a los cambios en el entorno local. Como resultado, el enjambre mostró un aumento significativo en la capacidad de respuesta sin comprometer su robustez: la capacidad de responder rápidamente a cualquier cambio ambiental manteniendo al mismo tiempo la integridad del enjambre.
Este hallazgo se basa en un novedoso sistema de retroalimentación óptica: la capacidad de controlar colectivamente estos microrobots utilizando patrones de luz controlables. Este sistema se introdujo por primera vez en el artículo de 2023 de los investigadores, que recientemente fue seleccionado como Elección del Editor por la revista. Materiales avanzados – y facilitó el desarrollo de un retardo de tiempo adaptativo para microrobots.
La estrategia de retardo de tiempo adaptativo ofrece potencial de escalabilidad e integración en máquinas más grandes. Este enfoque podría aumentar significativamente la eficiencia operativa de las flotas de drones autónomos. También podría permitir a los transportistas de camiones y automóviles realizar juntos viajes largos por carretera de forma autónoma, con una capacidad de respuesta mejorada y una mayor robustez. Así como los bancos de peces pueden comunicarse y seguirse, estas máquinas también pueden comunicarse. Esto elimina la necesidad de un controlador central, que requiere más datos y energía para funcionar.
“En casos individuales, los nanorobots son vulnerables a entornos complejos; les resulta difícil navegar eficazmente en condiciones difíciles, como torrentes sanguíneos o agua contaminada”, dijo Zhihan Chen, Ph.D. estudiante en el laboratorio de Zheng y coautor del nuevo artículo. «Este movimiento colectivo puede ayudarlos a navegar mejor en un entorno complicado, alcanzar la meta de manera eficiente y evitar obstáculos o amenazas».
Una vez que esta mentalidad de enjambre se demuestre en el laboratorio, el siguiente paso es introducir más obstáculos. Estos experimentos se llevaron a cabo en una solución líquida estática. A continuación, intentarán repetir el comportamiento en un líquido que fluye. Y luego lo reproducirán en un organismo.
Una vez completamente desarrollados, estos enjambres inteligentes podrían servir como fuerzas avanzadas de administración de medicamentos, capaces de navegar por el cuerpo humano y sortear sus defensas para administrar medicamentos a su objetivo. O podrían funcionar como robots aspiradores iRobot, pero limpiando colectivamente cada parte de un área cuando el agua está contaminada.
(Nanowerk informó sobre este trabajo en nuestro Spotlight: “Una plataforma óptica innovadora revela secretos de inteligencia de enjambre natural para la microrrobótica colectiva de próxima generación (con videos)”)
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