Equipo de investigación de Harvard desarrolla en pequeña escala un aparato robótico móvil

La naturaleza es fuente de inspiración para el avance de la micro-fabricación, el computo de bajo consumo, y la coordinación multiple.

Un equipo multidisciplinario de científicos, ingenieros y biólogos de la Universidad de Harvard recibió una subvención de10 millones de dólares de la National Science Foundation (NSF) -Expediciones en Informática-, para financiar el desarrollo a pequeña escala de dispositivos de robótica móvil. Inspirado por la biología de una colmena de abejas y el comportamiento de los insectos, los investigadores tienen por objeto impulsar avances en la robótica en miniatura y el diseño compacto de fuentes de poder de alta energía, estimular las innovaciones en la computación de ultra baja potencia y electrónica de sensores "inteligentes", y perfeccionar los algoritmos de coordinación para gestionar múltiples máquinas independientes.

Harvard es una de las tres instituciones principales en recibir la última ronda de premios en virtud de las Expediciones de la NSF en el programa de computación. El programa, se establecido el año pasado por la Dirección de Informática y Ciencias de la Información e Ingeniería (CISE), establece la investigación CISE y el sector educativo con la oportunidad de seguir ambiciosos programas de investigación fundamentales que se comprometan a definir el futuro de la informática y la información para beneficio de la sociedad. Financiando a niveles de hasta $ 2.000.000 por año durante cinco años, las -Expediciones- representan algunas de las inversiones más importante en la actualidad por esta dirección.

"La naturaleza ha generado soluciones sorprendentes a los complejos desafíos del mundo real", dice el investigador principal, Robert Wood, profesor adjunto de Ingeniería Eléctrica en la Escuela de Harvard de Ingeniería y Ciencias Aplicadas (SEAS) y miembro del claustro de profesores del Instituto de Ingeniería Wyss biológico inspirados en Harvard (Wyss). "Esta investigación busca comprender la biología de las abejas y utilizar este conocimiento para avanzar en varios temas en ciencias de la computación y la ingeniería."

Wood y sus colaboradores prevén que la investigación inspirada en la naturaleza podría conducir a una mayor comprensión de cómo artificialmente se puede imitar el comportamiento colectivo y la "inteligencia" de una colonia de abejas; promover nuevos métodos para el diseño y la construcción de un sustituto electrónico del sistema nervioso capaz de dar sentido de destreza y adaptación a entornos cambiantes, y avanzar los trabajos en pequeña escala le dispositivos mecánicos de vuelo.

En términos más generales, los científicos prevén que los dispositivos abrirán una amplia gama de descubrimientos e innovaciones prácticas, avanzar en campos que van desde la entomología y de biología del desarrollo a la informática amorfo y la ingeniería eléctrica. A través de una relación con el Museo de Ciencias de Boston, el equipo también va a crear una exposición interactiva para enseñar e inspirar a los futuros científicos e ingenieros.

"Pusimos esta propuesta junto con especial énfasis en la colaboración para la investigación de lo que llamamos 'el cuerpo, el cerebro, y la colonia" todos juntos para un esfuerzo unificado. Esto nos permitirá descubrir las compensaciones y las optimizaciones que de otro modo sería difícil si se trata de proyectos individuales ", añade Co-Investigador Principal-Yeon Gu Wei, Profesor Asociado de Ingeniería Eléctrica en la SEAS.

Desde las moscas de pesca hasta las langostas, los insectos y animales pequeños han sido desde hace mucho tiempo los modelos ideales por científicos de la computación y la robótica. Las abejas, por ejemplo, poseen una elegancia sin igual en el vuelo, saltan de flor en flor con cargas pesadas en el aire de forma estable.

Al aprovechar los avances existentes del Laboratorio de Microrobótica el profesor Wood, que realizó el primer vuelo exitoso de un robot del tamaño de una mosca en 2007, el equipo estudiará la manera de emular esas hazañas acrobáticas en sus dispositivos propuestos. Además, el logro de vuelo autónomo requerirá fuentes de poder compactas de alta energía y la electrónica asociada, integrado perfectamente en el "cuerpo" de la máquina.

Una de las áreas más complicadas de la exploración que los científicos llevarán a cabo será la creación de un conjunto de sensores artificiales "inteligente", similar a los ojos de una abeja y las antenas. Profesor Wei explica que el objetivo final es el diseño de hardware y software dinámico que sirve como el cerebro del dispositivo, control y vigilancia de vuelo, detección de objetos tales como los msimos compañeros y otros objetos, y realizar la coordinación simple decisión de decisiones. Por último, para imitar el comportamiento sofisticado de una verdadera colonia de insectos que implicará el desarrollo de algoritmos sofisticados de coordinación, métodos de comunicación (es decir, la capacidad de las máquinas individuales a "hablar" entre sí y de la colmena), y herramientas de programación globales o locales para simular la forma en que los grupos de abejas reales dependen unas de otras para explorar y buscar alimento.

"Esperamos que nuestros esfuerzos conduzcan a la investigación en disciplinas que van desde la neurobiología a la informática y de la microelectrónica a la robótica", dice Wood. En concreto, el proyecto de cinco años podría conducir a avances tecnológicos en inspirados en bio-sistemas informáticos robustos (coordinación de comportamiento complejo de múltiples partes independientes), materiales "inteligentes" y nuevos, y de fuentes de energía en miniatura para una variedad de dispositivos.

"Vista desde cualquier angulo la investigación de un dispositivo complejo, hermoso, inminentemente práctico define al sistema como una universidad de investigación del siglo 21. Es inspirador ver que dicha experiencia haga que muchos se agrupen en torno a las ciencias básicas y a la ingeniería ", dice el rector Steven E. Hyman.

Los investigadores, basados principalmente en la Escuela de Harvard de Ingeniería y Ciencias Aplicadas, coordinará esfuerzos con los profesores del Departamento de Biología Evolutiva de la Facultad de Artes y Ciencias de la Universidad de Harvard y el Departamento de la Universidad Northeastern de Biología. Además, Centeye, una empresa de microelectrónica en Washington, DC, especializada en el chip de la visión y la tecnología de sensores visuales, contribuirá conocimientos técnicos.

Algunos de los colaboradores son miembros de la facultad central de la recién creada Wyss Instituto de Ingeniería biológicamente inspirado. Como el trabajo se adapta especialmente bien con la misión de Wyss de "la creación de nuevos materiales y dispositivos que utilizan los principios de diseño de la Naturaleza", el Instituto, junto con SEAS, desempeñará un papel fundamental en el apoyo a la investigación, proporcionando un espacio de laboratorio y apoyo financiero.

"El uso de la habilidad propia de la naturaleza como punto de partida para la investigación científica siempre ha demostrado ser una poderosa manera de hacer avnaces. Esta investigación es tan interesante como práctica, los aspectos tecnológicos del proyecto se ajustan con bases solidas y fundamentales de la informática, la robótica, la biología y la ingeniería ", dice Cherry A. Murray, Decano de la Universidad de Harvard Escuela de Ingeniería y Ciencias Aplicadas y John A . y Elizabeth S. Armstrong Profesor de Ingeniería y Ciencias Aplicadas. "Felicito a la NSF para la labor de financiación que promuevan varios campos y sin duda cautivará los estudiantes y los exponen a las maravillas de la exploración."

Fuente: www.harvardscience.harvard.edu
Traducción:Ing.Javier Vivas