01/Dic/07

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Robots controlados por dispositivos basados en el cerebro

En el Instituto de Neurociencias (The Neurosciences Institute, San Diego, California, EEUU) han construido una serie de dispositivos físicos basados en sistemas nerviosos simulados. Estos sistemas guían el comportamiento de los dispositivos.

Los "dispositivos basados en el cerebro" (Brain Based Devices, BBD) no son como los robots convencionales, que son diseñados según los principios de la ingeniería, sino que son, de hecho, máquinas pensantes inteligentes. Los BBD están diseñados sobre la base de principios biológicos y están programados para ajustar su comportamiento al entorno por autoaprendizaje.

El primer BBD, conocido como NOMAD (Neurally Organized Mobile Adaptive Device), fue desarrollado por el Dr. Gerald Edelman, el fundador y director del Instituto, a fines de los '80. Para ver una reciente entrevista con el Dr. Edelman sobre su último libro Segunda Naturaleza: Ciencia del Cerebro y Naturaleza Humana, haga clic aquí. Para ver las películas del BBD, por favor haga clic aquí.

El NOMAD aprende de su experiencia utilizando un cerebro simulado llamado Darwin, basado en los principios de la organización cerebral de los vertebrados, que fueron codificados en un programa de computadora.

Tal como explica el Dr. Edelman, el cerebro Darwin es un 'sistema de selección', no un 'sistema de instrucciones'. Los robots son computadoras que llevan a cabo tareas lógicas inequívocas, mientras que el cerebro humano no funciona por la lógica, sino por el reconocimiento de patrones.

En el Instituto, varias generaciones de NOMAD y Darwin han evolucionado en una nueva y poderosa clase de máquina inteligente.

NOMAD posee sensores auditivos, un sensor de video, sensores ultrasónicos de distancia, un dispositivo de sujeción que incluye sensores de conductividad eléctrica, y dos juegos de 'bigotes' que pueden sentir cuando el dispositivo hace contacto con los objetos en su entorno.

Se mueve sobre ruedas y puede girar en su lugar. Aunque hay algunos controladores de baja complejidad en el dispositivo, el control principal se realiza por medio de un 'sistema nervioso' simulado en una serie de computadoras, con las que el dispositivo se comunica con una conexión inalámbrica. El sistema nervioso integra las diversas entradas sensoriales y responde con las acciones de control motriz que lleva a cabo el dispositivo.

NOMAD navega en su entorno sobre ruedas, siente los obstáculos y evita chocar contra ellos, se acerca a los objetos después de verlos a la distancia, agarra objetos con su sujetador, saborea objetos, y evita los objetos que ha aprendido que saben mal.

El foco principal de la investigación del BBD en el Instituto fue probar teorías sobre las funciones de un sistema nervioso encarnado en un mundo real, aunque estos resultados también pueden suministrar bases para aplicaciones prácticas.

Memoria espacial y episódica

El hipocampo es un área que utiliza el cerebro para almacenar y recuperar recuerdos. El BBD Darwin X incorpora aspectos de la detallada anatomía del hipocampo y de las regiones cerebrales circundantes (áreas corticales de la visión, espacio, y movimiento), sectores que se sabe son necesarios para la adquisición y evocación de la memoria espacial y episódica.

Darwin X encuentra su camino con éxito a través de un laberinto de trabajo. Después de un período de exploración, encuentra lo que está escondido, y recuerda las ubicaciones, de modo que se dirige hacia él desde cualquier lugar desde donde arranque.

Estos progresos son aplicables en los entornos naturales, una área de investigación en la que el Instituto se interesa especialmente.

Control motriz y movimientos delicados

El Instituto ha construido un BBD que incorpora un modelo detallado del cerebelo, un área del cerebro que se utiliza para el control motriz preciso. A este BBD se le dio la tarea de navegar por un trayecto marcado por conos de tráfico. Al principio la navegación fue torpe, porque dependía del reflejo de los sensores infrarrojos de proximidad que se accionaban cuando el BBD estaba dentro de los 30 centímetros de distancia de un cono. Con el tiempo, cuando el circuito cerebelar se volvió capaz de predecir la correcta respuesta motriz en base a las señales visuales de movimiento, los movimientos del BBD se volvieron más delicados. Esta afinación del control motriz podría tener importantes aplicaciones para el control de máquinas, así como para comprender el movimiento humano.

BBD jugador de fútbol

También han creado un BBD que utiliza la plataforma transportadora Segway. A este robot se lo ha diseñado especialmente para jugar fútbol. Este BBD reconoce los objetos que hay en el campo (pelotas, compañeros de equipo, arcos, etcétera) y usa un dispositivo mecánico especialmente diseñado para atrapar y patear la pelota.

El equipo de científicos del Instituto ha participado en los Campeonatos Abiertos de RoboCopa de los Estados Unidos. En el año 2005, el BBD jugador de fútbol quedó invicto, compitiendo contra los BBD diseñados en la Carnegie Mellon University

Fuente: nsi.edu (The Neurosciences Institute). Aportado por Eduardo J. Carletti y Graciela Lorenzo Tillard