En un laboratorio de Singapur, los robots trabajan arduamente, no en automóviles ni aparatos, sino en cucarachas. Coje una silla, tal vez quieras sentarse para esta lección.
Este trabajo es parte de un sistema innovador diseñado para convertir insectos vivos en “cyborgs”, combinando biología e ingeniería en un proceso que es más rápido, más eficiente y extrañamente preciso. Estoy hablando de lo que esencialmente equivale a una fábrica de insectos cyborgs. ¿El objetivo? Convertir a una de las criaturas más resistentes del mundo en una herramienta invaluable para navegar por zonas de desastre.
Las cucarachas silbadoras de Madagascar (Gromphadorhina portentosa), famosas por su dureza, ocupan el centro del escenario. Los investigadores de la Universidad Tecnológica de Nanyang han automatizado el delicado proceso de equipar a estos artrópodos con pequeñas mochilas electrónicas, reduciendo el tiempo de ensamblaje de 30 minutos a solo 68 segundos. El sistema, denominado “fábrica de insectos cíborg”, utiliza un brazo robótico guiado por un tipo de inteligencia artificial conocida como aprendizaje profundo para implantar mecanismos de control que dirigen a los insectos mediante estimulación de antenas.
“Estamos sentando las bases para una producción escalable y su implementación en aplicaciones del mundo real”, escribieron los investigadores en su estudio preliminar, ahora disponible en el servidor arXiv.
La fábrica de insectos cíborg
Los híbridos de insectos y computadoras, a veces llamados biobots, han sido objeto de investigación durante años. La idea es simple: aprovechar la movilidad natural de los insectos y aumentarla con sistemas de control robóticos. A diferencia de los robots completamente mecánicos, estos híbridos no necesitan motores complicados ni grandes fuentes de alimentación: utilizan las propias patas y la energía de los insectos.
Las cucarachas pueden no ser las criaturas más queridas, pero su biología las hace ideales para este tipo de trabajo. Ágiles, ligeras y capaces de atravesar terrenos complejos, superan incluso a los robots biomiméticos más avanzados. Su resistencia natural se complementa con sus actualizaciones electrónicas, que permiten un control remoto preciso e incluso ajustes de velocidad.
Pero, hasta ahora, la creación de estos insectos cíborg requería un trabajo manual delicado y que consumía mucho tiempo. “El resultado de la cirugía estaba muy influenciado por la operación humana”, escribieron los investigadores. Esta inconsistencia hizo que la producción en masa fuera poco práctica.
El nuevo método pionero en Singapur cambia eso. Utilizando un brazo robótico, un sistema guiado por visión y un conjunto de electrodos diminutos, el equipo puede ensamblar una cucaracha cíborg en solo 68 segundos. Los electrodos se implantan entre el pronoto del insecto (la placa que cubre su tórax) y su mesotórax, que está cerca de las vías nerviosas de la cucaracha que controlan sus patas. Cuando los electrodos reciben pulsos eléctricos, estimulan estos nervios.
Cada cucaracha cíborg está equipada con una mochila liviana que contiene un sistema de comunicación y estimuladores eléctricos. Una pequeña sacudida a una antena dirige al insecto hacia la izquierda; otra lo envía corriendo hacia la derecha.
Estas cucarachas en particular, Gromphadorhina portentosa, tienen una peculiaridad adicional: silban. Al forzar el aire a través de pequeñas aberturas llamadas espiráculos, producen sonidos que pueden indicar agresión o perturbación. Es un toque dramático para una criatura que ya está cambiando las expectativas.
Cómo funciona
El proceso comienza fijando suavemente la cucaracha anestesiada en su lugar y exponiendo el área objetivo. Luego, un algoritmo de aprendizaje profundo guía al brazo robótico para implantar con precisión los electrodos. Los electrodos están diseñados a medida para perforar la membrana y engancharse de forma segura en su lugar.
La precisión del brazo robótico es de suma importancia. Incluso las variaciones más leves en la colocación de los electrodos podrían afectar la respuesta de la cucaracha. Al automatizar el proceso, el equipo eliminó estas inconsistencias, asegurando que cada insecto cíborg se comportara de manera predecible.
Las pruebas mostraron que los cíborgs ensamblados automáticamente funcionaron tan bien como los ensamblados a mano. Podían girar a la izquierda o a la derecha en ángulos de hasta 80 grados y desacelerar en más del 60%. En una prueba de campo, un equipo de cuatro cucarachas cíborgs recorrió con éxito una pequeña área al aire libre llena de obstáculos, cubriendo el 80% del terreno en poco más de diez minutos.
Aunque los pulsos eléctricos pueden indicar a la cucaracha que gire o disminuya la velocidad, estas órdenes no despojan por completo al insecto de su autonomía. El sistema sensorial de la cucaracha sigue activo y puede responder a las señales ambientales. Por ejemplo, si aparece un obstáculo en su camino, la cucaracha puede intentar sortearlo de forma natural.
Este control parcial significa que los insectos híbridos no son robots sin mente, sino más bien agentes guiados que combinan la adaptabilidad de los organismos vivos con la precisión de los sistemas robóticos. Por tanto, los electrodos actúan como sugerencias en lugar de órdenes absolutas, empujando a la cucaracha en una dirección específica.
La automatización del proceso abre la puerta a la producción de cientos o incluso miles de estas criaturas híbridas para misiones como la localización de supervivientes en edificios derrumbados o la exploración de entornos peligrosos. Pero el trabajo aún no ha terminado. Aunque estos cíborgs pueden ser dirigidos de forma remota, gestionar enjambres de ellos simultáneamente sigue siendo un desafío. Los investigadores imaginan un futuro en el que estos ejércitos operen de forma autónoma, requiriendo poca intervención humana.
Un paso hacia la robótica de enjambre
El concepto de insectos cíborg ha provocado reacciones encontradas, que van desde el asombro hasta la inquietud. Algunos los ven como una herramienta de vanguardia para la respuesta a desastres, mientras que otros luchan con la ética de fusionar la biología con la tecnología. Sin embargo, la robótica de enjambre tiene ventajas potenciales. En un escenario de desastre, se podrían desplegar docenas o incluso cientos de estos insectos híbridos para buscar entre los escombros, utilizando su capacidad natural para pasar por espacios reducidos.
Otros usos potenciales incluyen la inspección de áreas de difícil acceso en fábricas o la exploración de entornos peligrosos como minas derrumbadas. Los investigadores creen que su método sienta las bases para una “producción escalable y su implementación en aplicaciones del mundo real”.
Sin embargo, quedan algunas cuestiones éticas por resolver. Como ocurre con cualquier tecnología que implique organismos vivos, el bienestar de los insectos es una preocupación. El equipo utilizó anestesia para minimizar las molestias durante el proceso de ensamblaje, pero los impactos a largo plazo son menos claros. También está la cuestión del control: ¿cuánta autonomía deberían tener estos insectos cíborg y qué salvaguardas son necesarias?
Fuente: ZME Science.
