Una manada de mil robots capaz de autoorganizarse

Adoptad la forma de una estrella de mar” es la simple orden contenida en la señal enviada por un robotista mediante luz infrarroja simultáneamente a 1.024 pequeños robots. Entonces los robots empiezan a comunicarse unos con otros mediante parpadeos de luz, y poco a poco se colocan dando forma a una estrella de cinco puntas. Otras órdenes parecidas bastan para que esta singular manada de robots, el primer fruto de un ambicioso proyecto de robótica, se autoorganice hasta adoptar la forma colectiva encargada.

Estos robots, denominados kilobots, son máquinas extremadamente simples, cada una de apenas unos centímetros de diámetro, que se sostienen y avanzan mediante tres patas parecidas a alfileres. En vez de un único robot altamente complejo, los sencillos robots de una gran manada colaboran, ofreciendo de este modo una plataforma simple para forjar conductas robóticas complejas.

De la misma manera que billones de células individuales pueden coordinarse para conformar un organismo inteligente, o un grupo de hormigas de cierta clase puede formar al sujetarse unas a otras una balsa flotante o un puente para facilitar traslados a través del agua, o un millar de pájaros pueden formar una enorme bandada que surca el cielo con una coordinación tan exquisita como si se tratase de un único animal volador, los kilobots demuestran cómo puede surgir la complejidad a partir de comportamientos muy simples llevados a cabo en masa. Para los científicos en computación, también representan un hito importante en el desarrollo de una inteligencia artificial colectiva.

Este enjambre capaz de autoorganizarse fue creado en el laboratorio de la profesora Radhika Nagpal, de la Escuela de Ingeniería y Ciencias Aplicadas (SEAS) perteneciente a la Universidad Harvard, y que tiene su sede en Boston, Massachusetts, Estados Unidos. El equipo de Nagpal ya presentó en febrero pasado un grupo de robots inspirados en las termitas, que puede realizar tareas de construcción de manera cooperativa usando formas simples de coordinación.

Pero el algoritmo que dirige a esos robots termita no ha sido aún demostrado en un enjambre muy grande. De hecho, sólo unas pocas manadas de robots han superado hasta la fecha los 100 miembros, debido a las limitaciones algorítmicas en la coordinación de una cantidad tan grande, y al coste y el trabajo implicados en fabricar los dispositivos físicos.

El equipo de Nagpal y Michael Rubenstein superó los dos inconvenientes a través de un diseño imaginativo y meticuloso.

Por encima de todo, los kilobots no necesitan un conjunto sofisticado de instrucciones cada uno. Simplemente, se entrega un conjunto inicial de instrucciones. Cuatro robots marcan el origen de un sistema de coordenadas. Todos los demás robots reciben una imagen en 2-D para reproducir, y entonces, usando comportamientos muy primitivos (siguiendo el borde de un grupo, siguiendo una distancia desde el origen, y manteniendo un sentido de la posición relativa), hacen giros moviéndose hacia una posición apropiada. El equipo de Nagpal y Alejandro Cornejo, del equipo de investigación y desarrollo, ha puesto a prueba con éxito el concepto matemático según el cual los comportamientos individuales llevarían al resultado global correcto.

Los kilobots corrigen también sus propios errores. Si se forma un atasco o “embotellamiento de tráfico”, o si un robot se mueve fuera de su ruta (errores que se hacen mucho más habituales en un grupo grande), los robots próximos a ellos notan el problema y cooperan para arreglarlo.

El diseño y el software del robot kilobot, originalmente creados en el grupo de Nagpal en la Universidad Harvard, están disponibles como código abierto para uso no comercial. La Oficina de Desarrollo Tecnológico de esa universidad ha otorgado una licencia sobre los kilobots a K-Team, un fabricante de pequeños robots. (NCYT)