¿Alguna vez has visto un enjambre de luciérnagas iluminando el cielo nocturno? Su sincronización perfecta parece casi mágica.

Ese ejemplo de coordinación, parecida a una coreografía de ballet, ha sido traspasado a la robótica por un grupo de investigación de la Universidad de Cornell en Estados Unidos.

Esta hazaña, que podría revolucionar campos como la medicina y la ingeniería, fue posible gracias a un ingenioso sistema de comunicación basado en pulsos eléctricos.

Inspirados en la naturaleza

La naturaleza es una fuente inagotable de inspiración. Desde las bandadas de pájaros que cambian de dirección, hasta los bancos de peces que se mueven como una sola entidad, los sistemas biológicos están repletos de ejemplos de coordinación colectiva.

El grupo de investigación se basó en el mecanismo que las luciérnagas usan para parpadear al mismo tiempo, o al de las células del corazón para latir al unísono, principio conocido como “acoplamiento pulsado”.

Esto permite que los microrrobots puedan enviar y recibir señales electrónicas y mantener su sincronía. Incluso si se separan por accidente, los robots pueden volver a alinearse una vez que se reconectan.

“Diseñar máquinas diminutas que puedan moverse y percibir su entorno ha sido un desafío, especialmente lograr que trabajen juntas. Al inspirarnos en la naturaleza, hemos demostrado cómo emergen comportamientos colectivos en estos sistemas”, señaló Alyssa Apsel, directora de la Escuela de Ingeniería Eléctrica y Computacional de Cornell y líder de la investigación.

La sincronía perfecta de los microrrobots

Pero, ¿cómo logran estos diminutos robots coordinarse? La clave está en unos pequeños osciladores electrónicos que generan pulsos eléctricos.

Estos sistemas electrónicos no necesitan cables ni un control centralizado. En cambio, trabajan juntos de manera autónoma, sincronizándose con el más rápido del grupo.

“Los osciladores usan muy poca energía y son simples de operar, lo que los hace ideales para máquinas diminutas que no pueden depender de sistemas complicados para comunicarse a largas distancias”, explicó Apsel en un comunicado de la institución.

Aplicaciones que podrían transformar el futuro

Las aplicaciones potenciales de estos microrobots son tan vastas como nuestra imaginación. Podrían entregar medicamentos directamente a una célula enferma, evitando efectos secundarios; mezclar químicos de manera precisa en laboratorios; limpiar derrames de petróleo en el océano; o incluso construir diminutas estructuras para reparar tejidos dañados.

Un ejemplo interesante es el desarrollo de materiales “elastrónicos”, que combinan electrónica y elasticidad para crear propiedades nunca vistas en la naturaleza. “Este es un paso hacia la creación de materiales donde la electrónica esté incrustada para generar comportamientos completamente nuevos”, comentó Itai Cohen, profesor de física en la Universidad de Cornell.

El próximo desafío para los investigadores es diseñar robots que puedan realizar movimientos más complejos, como arrastrarse como una oruga o dividirse en pequeños grupos independientes para trabajar en diferentes tareas.

Los microrobots representan un paso significativo hacia la creación de sistemas inteligentes capaces de autoorganizarse y adaptarse a su entorno.

Aunque aún estamos en las primeras etapas de esta tecnología, es emocionante imaginar un futuro en el que enjambres de microrobots trabajen juntos para resolver problemas globales, como la contaminación o el cambio climático, dando un paso más hacia la creación de un futuro más sostenible y próspero.

Fuentes y referencias de la noticia:

– Apsel A., et all. Coordinated behavior of autonomous microscopic machines through local electronic pulse coupling. Science Robotic. (2024).

– Knowridge. How tiny robots learn to work together to tackle big challenges. Publicado en noticias Knowridge. (2024).