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La inteligencia del enjambre


Robots constructores con mentalidad de enjambre. / 'SCIENCE' / AAAS
      


¿Pueden 20 albañiles edificar una casa sin un plano, 40 arquitectos erigir una ciudad sin un plan, 80 blogers editar un periódico sin un director? Los humanos parecemos requerir algún tipo de control central para construir algo sensato o servicial. Las termitas, en cambio, fabrican sus ciudades –esos túmulos casi mil veces mayores que su cuerpo— sin necesidad de planos, arquitectos ni jefes de obra: solo con comunicación local. Científicos de Boston han plagiado a las termitas y han logrado unas cuadrillas de pequeños robots que son capaces de edificar estructuras sin ningún control central. Todavía no son ejércitos, pero la robótica ya posee la inteligencia del enjambre.
Justin Werfel y sus colegas de la Universidad de Harvard y el Instituto Wyss de Ingeniería Inspirada en la Biología –cuyo nombre es una auténtica declaración de intenciones— han analizado a fondo el tipo de información que cada termita intercambia con sus vecinas y se han apoyado en ella para diseñar los algoritmos que rigen a sus sociedades de autómatas. Los artilugios no se parecen en nada a los robots antropomórficos de las películas. Ni siquiera se parecen a termitas: son sus algoritmos de comunicación los que se parecen a ellas.
Cada robot tiene una capacidad sensorial muy limitada: solo puede detectar si tiene un ladrillo u otro robot al lado. Su actividad basal es recorrer el terreno, tomar un ladrillo y colocarlo; si donde va a colocarlo ve que ya hay un ladrillo, va saltando posiciones hasta encontrar un hueco; y si no lo hay en esa altura, escala a la fila de arriba. Son reglas y comportamientos realmente simples. La complejidad emerge al nivel colectivo, como la inteligencia arquitectónica de las termitas. Los robots termita se presentan en 'Science'.
Demostración con explicación (en inglés) de los robots. / 'SCIENCE' / AAAS
"Todo este tema de investigación está inspirado por las termitas", reconoce el líder del grupo, el ingeniero del Instituto Wyss Justin Werfel. "Empezamos por aprender las cosas increíbles que son capaces de hacer estos insectos minúsculos, y dijimos: fantástico, y ahora ¿cómo creamos robots que funcionen de manera similar, pero construyan lo que los humanos queremos?". Ya se ve que lo de "Instituto Wyss de Ingeniería Inspirada en la Biología" no es solo una (buena) metáfora.
Werfel explica que han programado a sus robots con dos tipos de reglas: las que son comunes a cualquier estructura que se quiera construir, y lo que él llama "normas de tráfico", que son específicas de cada construcción particular. "Las normas de tráfico dicen a los robots que están en un sitio a qué otros sitios se les permite ir a continuación", explica. Jugando con este código de circulación, los investigadores de Boston han logrado que sus robots termita construyan diversos tipos de arquitecturas –una vivienda con cinco habitaciones, un taller, un edificio de tres pisos— sin ningún control central.
Se podría argumentar que el control central está en las reglas de programación o en las 'normas de tráfico', pero lo cierto es que esas normas solo funcionan localmente: como una interacción entre un robot y su vecino, o con los ladrillos que tiene al lado. Un 'control central' que no merece llamarse ni control ni central, y que es lícito considerar como una propiedad emergente del sistema: una que no está en el robot, sino en la sociedad de robots.
Los sistemas descentralizados de este tipo tienen notables ventajas en la ingeniería de sistemas. La avería de cualquier robot individual es asimilada con naturalidad por el conjunto, puesto que los robots vecinos encontrarán enseguida los huecos dejados por el que ha causado baja y los rellenarán con ladrillos como si no hubiera pasado nada.
Por una vez, la tecnología no tiene que bautizar su invento. Los mecanismos de coordinación entre agentes autónomos que solo interactúan localmente ya tienen un nombre, aunque bien feo: 'estigmergia'. Se lo puso en 1959 el entomólogo francés Pierre-Paul Grassé en alusión, precisamente, al comportamiento de las termitas que había estudiado. La idea central de Grassé es que la ejecución de una acción (como poner un ladrillo) deja una marca en el entorno (el propio ladrillo ya colocado) que guía el comportamiento subsiguiente (como saltar una posición en la pared). De ahí la construcción de la palabra, que viene de los términos griegos para marca ('stigma') y acción ('ergon').
La etimología no siempre ayuda a entender las cosas, pero la naturaleza siempre ha servido de inspiración para inventarlas.
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