Sensores Inspirados en la Naturaleza Mejoran la Visión de Máquinas Autónomas para Navegación Más Segura

Mejores capacidades de detección harían posible que drones naveguen en entornos peligrosos y que autos prevengan accidentes causados por error humano. La tecnología de sensores de vanguardia actual no procesa datos lo suficientemente rápido, pero la naturaleza sí.

Investigadores han construido sensores inspirados en arañas, murciélagos, aves y otros animales cuyos sentidos reales son terminaciones nerviosas vinculadas a neuronas especiales llamadas mecanorreceptores. Las terminaciones nerviosas — mecanosensores — solo detectan y procesan información esencial para la supervivencia de un animal. Vienen en forma de pelo, cilios o plumas. Muchos mecanosensores biológicos filtran datos — la información que reciben de un entorno — según un umbral como cambios en presión o temperatura.

Los mecanosensores peludos de una araña, por ejemplo, están ubicados en sus patas. Cuando la telaraña de una araña vibra a una frecuencia asociada con presa o pareja, los mecanosensores la detectan, generando un reflejo en la araña que luego reacciona muy rápido. Los mecanosensores no detectarían una frecuencia más baja, como la del polvo en la telaraña, porque es irrelevante para la supervivencia de la araña.

La idea sería integrar sensores similares directamente en el caparazón de una máquina autónoma como un ala de avión o la carrocería de un auto. Los mecanosensores podrían personalizarse para detectar fuerzas predeterminadas asociadas con un cierto objeto que una máquina autónoma necesita evitar.

Además de detectar y filtrar a una tasa muy rápida, los sensores también computan sin necesidad de fuente de alimentación. En la naturaleza, una vez que un nivel particular de fuerza activa los mecanorreceptores asociados con el mecanosensor peludo, los mecanorreceptores computan información cambiando de un estado a otro. Los nuevos sensores hacen lo mismo y usan estos estados encendido/apagado para interpretar señales. Una máquina inteligente reaccionaría entonces según lo que los sensores computen.

Los mecanosensores artificiales son capaces de detectar, filtrar y computar muy rápido porque son rígidos. El material del sensor está diseñado para cambiar de forma rápidamente cuando es activado por una fuerza externa. Cambiar de forma hace que las partículas conductoras dentro del material se muevan más cerca entre sí, lo que entonces permite que la electricidad fluya a través del sensor y lleve una señal. Esta señal informa cómo el sistema autónomo debería responder.

Usando algoritmos de aprendizaje automático, los sensores podrían entrenarse para funcionar autónomamente con consumo mínimo de energía. Tampoco habría barreras para fabricar los sensores en una variedad de tamaños.