03 de abril de 2024 (Noticias de Nanowerk) En los ecosistemas naturales, la mentalidad de rebaño juega un papel importante: 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, y durante más de un año han estado trabajando en la creación de "enjambres inteligentes" de robots microscópicos. Los investigadores diseñaron interacciones sociales entre estas pequeñas máquinas para que puedan actuar como un grupo coordinado, realizando 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 esta inclinación natural a trabajar en conjunto con su vecino, y juntos son más inteligentes, más fuertes y más eficientes de lo que serían por sí 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 podemos reproducirlo". Zheng y su equipo mostraron por primera vez estas innovaciones en un artículo publicado en Materiales avanzados el año pasado. Pero han ido un paso más allá en un nuevo artículo publicado recientemente en Science Advances. En el nuevo artículo, Zheng y su equipo han dotado a estos enjambres de un nuevo rasgo llamado retardo de tiempo adaptativo. Este concepto permite que cada microrobot dentro del enjambre adapte su movimiento a los cambios en el entorno local. Al hacer esto, el enjambre mostró un aumento significativo en la capacidad de respuesta sin disminuir su robustez: la capacidad de responder rápidamente a cualquier cambio ambiental manteniendo la integridad del enjambre.
Este hallazgo se basa en un novedoso sistema de retroalimentación óptica: la capacidad de dirigir estos microrobots de forma colectiva utilizando patrones de luz controlables. Este sistema se dio a conocer por primera vez en el artículo de 2023 de los investigadores, elegido recientemente como “elección del editor” por 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 maquinaria más grande. Este enfoque podría mejorar significativamente la eficiencia operativa de las flotas de drones autónomos. De manera similar, podría permitir que camiones y automóviles naveguen de forma autónoma y al unísono por extensos viajes por carretera, con una capacidad de respuesta mejorada y una mayor robustez. De la misma manera que los bancos de peces pueden comunicarse y seguirse entre sí, también lo harán estas máquinas. Como resultado, no hay necesidad de ningún tipo de control central, cuyo funcionamiento requiere más datos y energía. “Los nanorobots, individualmente, son vulnerables a entornos complejos; Tienen dificultades para navegar eficazmente en condiciones desafiantes como torrentes sanguíneos o aguas contaminadas”, 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 el objetivo de manera eficiente y evitar obstáculos o amenazas". Una vez demostrada esta mentalidad de enjambre en el laboratorio, el siguiente paso es introducir más obstáculos. Estos experimentos se realizaron en una solución líquida estática. A continuación, intentarán repetir el comportamiento en un líquido que fluye. Y luego se moverán para replicarlo dentro de un organismo. Una vez completamente desarrollados, estos enjambres inteligentes podrían servir como fuerzas avanzadas de administración de fármacos, capaces de navegar por el cuerpo humano y eludir sus defensas para llevar el medicamento a su objetivo. O podrían funcionar como aspiradoras robóticas iRobot, pero con agua contaminada, limpiando colectivamente cada parte de un área. (Nanowerk informó sobre este trabajo en nuestro Spotlight: “Una innovadora plataforma óptica descubre secretos de la inteligencia natural de enjambre para la microrrobótica colectiva de próxima generación (con vídeos)")
Este hallazgo se basa en un novedoso sistema de retroalimentación óptica: la capacidad de dirigir estos microrobots de forma colectiva utilizando patrones de luz controlables. Este sistema se dio a conocer por primera vez en el artículo de 2023 de los investigadores, elegido recientemente como “elección del editor” por 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 maquinaria más grande. Este enfoque podría mejorar significativamente la eficiencia operativa de las flotas de drones autónomos. De manera similar, podría permitir que camiones y automóviles naveguen de forma autónoma y al unísono por extensos viajes por carretera, con una capacidad de respuesta mejorada y una mayor robustez. De la misma manera que los bancos de peces pueden comunicarse y seguirse entre sí, también lo harán estas máquinas. Como resultado, no hay necesidad de ningún tipo de control central, cuyo funcionamiento requiere más datos y energía. “Los nanorobots, individualmente, son vulnerables a entornos complejos; Tienen dificultades para navegar eficazmente en condiciones desafiantes como torrentes sanguíneos o aguas contaminadas”, 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 el objetivo de manera eficiente y evitar obstáculos o amenazas". Una vez demostrada esta mentalidad de enjambre en el laboratorio, el siguiente paso es introducir más obstáculos. Estos experimentos se realizaron en una solución líquida estática. A continuación, intentarán repetir el comportamiento en un líquido que fluye. Y luego se moverán para replicarlo dentro de un organismo. Una vez completamente desarrollados, estos enjambres inteligentes podrían servir como fuerzas avanzadas de administración de fármacos, capaces de navegar por el cuerpo humano y eludir sus defensas para llevar el medicamento a su objetivo. O podrían funcionar como aspiradoras robóticas iRobot, pero con agua contaminada, limpiando colectivamente cada parte de un área. (Nanowerk informó sobre este trabajo en nuestro Spotlight: “Una innovadora plataforma óptica descubre secretos de la inteligencia natural de enjambre para la microrrobótica colectiva de próxima generación (con vídeos)")
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- Fuente: https://www.nanowerk.com/nanotechnology-news3/newsid=64963.php
