Las hormigas argentina inspiraron a creadores de un ejército de robots

La robótica ha encontrado en la naturaleza su mejor fuente de inspiración. Los ingenieros intentan imitar en el laboratorio las extraordinarias cualidades de animales y plantas. No obstante, como demuestra una nueva investigación publicada en ‘PLOS Computational Biology’, la inspiración es mutua y la robótica está ayudando a los científicos a investigar el comportamiento de algunas especies animales.
Un equipo de científicos de EEUU y Francia ha logrado imitar el comportamiento de una colonia de hormigas mediante la construcción de un ejército de robots en miniatura. Su objetivo era averiguar cómo estas criaturas logran orientarse a lo largo de los caminos laberínticos que unen sus nidos con los lugares en los que consiguen alimentos. «Queríamos averiguar el tipo de información que usan las hormigas para decidir qué ruta seguir cuando llegan a una bifurcación en los caminos por los que se desplazan para buscar comida», explica a ELMUNDO.es Simon Garnier, autor principal de este estudio e investigador del Instituto de Tecnología de Nueva Jersey (EEUU).
Para realizar el estudio los investigadores eligieron a la hormiga argentina (‘Linepithema humile’). «Se trata de una de las hormigas más estudiadas porque es una especie invasora. La escogimos para este estudio porque, al igual que los robots, sus habilidades para orientarse dependen en gran medida de los rastros de feromonas, pues son prácticamente ciegas«, añade Garnier.
Y es que, pese a la generalización que suele hacerse de estos insectos con fama de trabajadores, existen diferencias entre las especies a la hora de orientarse: «Existen más de 12.000 especies de hormigas, y probablemente hay muchas más que todavía no han sido catalogadas. Algunas de estas especies se comportan de forma muy diferente entre ellas. Por ejemplo, las hormigas del desierto no utilizan las feromonas para orientarse y dependen por completo de su sistema visual», explica Simon Garrier.

200 minirobots

Algunas hormigas suelen dejar rastros de feromonas (sustancias químicas que ellas mismas segregan) por las galerías subterráneas por las que se desplazan para buscar alimento. Cuando una hormiga detecta este rastro es probable que sigan la misma trayectoria que su compañera.
El robot Alice, que tiene unas medidas de 22mmx21mm20mm y puede desplazarse a una velocidad máxima de 40 mm/segundo, fue diseñado en la Escuela Politécnica Federal de Lausana (EPFL), en Suiza. Por su pare, el investigador Gilles Caprari fabricó alrededor de 200 robots en miniatura para su tesis doctoral. Los científicos que firman este estudio usaron grupos de diez robots en cada uno de los experimentos. En un estudio anterior ya habían utilizado una veintena de estos mini-robots para imitar el comportamiento de las cucarachas.
Los científicos diseñaron varios experimentos en los que los robots debían elegir entre dos posibles caminos para llegar al lugar donde se encontraba la comida. En uno de los experimentos las dos rutas posibles tenían la misma longitud mientras que en otra prueba una era más corta que la otra. El rastro de feromonas fue sustituido por un rastro luminoso que era proyectado en el suelo por un vídeo proyector. Los robots eran capaces de detectar y seguir este rastro luminoso gracias a dos fotorreceptores que imitan el comportamiento de las antenas de las hormigas.
Al inicio, cuando en las bifurcaciones del laberinto el camino no estaba iluminado por ninguna luz, los robots adoptaron un comportamiento explorador, moviéndose al azar aunque en la misma dirección general. Esto llevó a que los robots tuvieran que elegir el camino que se desviaba menos de su trayectoria en cada bifurcación de la red. Si los robots detectaban un camino iluminado, girarían para seguir ese camino.
El estudio mostró, por ejemplo, que los robots no tenían que ser programados para identificar y medir la geometría de la red de bifurcaciones. Fueron capaces de orientarse utilizando sólo el rastro de luces.
Además de estar prácticamente ciega, la hormiga argentina se mueve demasiado rápido como para tomar una decisión calculada sobre la dirección que va a tomar. Los robots se comportaron como las hormigas, logrando orientarse por el laberinto como los insectos lo que, según los autores de este estudio, muestra que las colonias de hormigas no necesitan llevar a cabo un proceso cognitivo complejo para orientarse de forma adecuada por el complejo entramado de galerías por las que se desplazan.
Asimismo, los científicos observaron que cuando iban en grupo, era más probable que optaran por el camino más corto cuando se desplazaban por una red asimétrica.

Extraer recursos de entornos peligrosos

«Nuestro estudio demuestra que las interacciones entre individuos (en este caso hormigas) y la estructura de su entorno (la forma de las redes de caminos en este estudio) juegan un papel crucial a la hora de modelar el comportamiento colectivo de las sociedades de animales», resume Simon Garnier.
Aunque estos robots en miniatura han sido desarrollados expresamente para esta investigación de etología, Garrier cree que sus resultados podrán utilizarse para desarrollar diversas aplicaciones, como realizar mapas de zonas de interés o elaborar estrategias para extraer recursos de entornos peligrosos.
Durante los últimos 15 años el uso de robots para investigar el comportamiento animal ha ido convirtiéndose en un método popular entre los científicos que ha permitido desarrollar algoritmos de control inspirados en estos animales.