22 noviembre 2007

Un robot-cucaracha y un robot-hipocampo.


El último número de la revista Science es un especial sobre robótica en el que hay algunos artículos bastante interesantes. De entre ellos he escogido dos, uno por sus implicaciones biológicas, el otro, porque es un modelo que trata de simular algunos de los procesos el cerebro.

El primero de ellos consiste en un robot que es autónomo (no es controlado por control remoto) que es capaz de integrarse entre las cucarachas. El robot es cuestión es una máquina cuadrada que no se parece en absoluto a una cucaracha (se puede ver aquí junto con un pequeño artículo de sus experimentos) y que se puede programar de modo que simule el comportamiento de una cucaracha con una instrucción muy sencilla: dirigirse a las zonas más oscuras. Para comprobar que el robot efectivamente se comportaba como una cucaracha normal, colocó en un espacio abierto una serie de discos que dejaban por debajo una zona de sombra. Las cucarachas tendían a dirigirse a aquellos discos más oscuros, y el robot simuló este mismo comportamiento. Pero lo más interesante es que los experimentadores cambiaron el algoritmo, de modo que el robot ahora se dirigía preferentemente hacia las zonas más iluminadas. La sorpresa fue que muchas de las cucarachas que se encontraban junto al robot (previamente impregnado de feromonas, para que tomasen al robot como uno de los suyos) seguían el comportamiento del robot, es decir, éste se comportaba como el líder de la organización de cucarachas en aproximadamente un 60% de las veces que se realizó el experimento. El robot influye por tanto en la toma de decisiones del resto de las cucarachas y ya hay quien piensa que puede ser un buen método para eliminar plagas de insectos, como si se tratase de un flautista de Hamelín de las cucarachas.

El otro robot es mucho más complejo, se denomina Darwin X y ha sido diseñado por el grupo de Gerald Edelman. Con él han intentado simular un hipocampo de una rata. El hipocampo es una región cerebral que permite el almacenamiento de memoria. Aquellas personas que sufren lesiones en esta área se ven incapacitados para almacenar nuevos recuerdos. En la rata, el hipocampo participa también en la creación de mapas espaciales y esta capacidad se puede evaluar mediante una prueba muy conocida llamada test de Morris, que consiste en introducir a una rata en un tanque con agua, que contiene múltiples pistas visuales a su alrededor (para que la rata cree su mapa espacial) y en el que se ha sumergido una plataforma (invisible para la rata) que se encuentra siempre en una posición fija y en la cual el animal, si la encuentra, puede encaramarse para así librarse del contacto del agua, que tiende a desagradar a estos animales. El robot que han diseñado Edelman y colaboradores es capaz de resolver esta prueba pero en el suelo, en un pequeño cuadrado que presenta en sus cuatro lados tiras de colores que le sirven de pistas visuales, del mismo modo que a la rata. El robot cuenta con neuronas físicas que establecen conexiones entre sí a medida que se ve expuesto a la prueba. El robot presenta también un “sistema visual” (una cámara) que le permite desplazarse por el recinto donde se encuentra la plataforma oculta. La plataforma es oculta porque es invisible para la cámara del robot y tan sólo se hace visible para él justo cuando se sitúa justamente sobre ella y una cámara de infrarrojos que porta en su base la detecta. El robot no ha sido programado de ninguna forma, tan sólo lleva una instrucción básica que es una simulación de condicionamiento clásico: dirígete hacia a aquello que te cause placer. ¿Cómo se consigue esto? Cuando el robot se sitúa sobre la plataforma recibe una señal eléctrica que el robot interpreta como un refuerzo, del mismo modo que le ocurre a la rata cuando se sitúa sobre la plataforma. Tras varios ensayos en los cuales el robot necesita explorar mucho el entorno hasta llegar a la plataforma oculta, termina aprendiendo la taera y se dirige casi directamente hacia la plataforma, sea cual sea el lugar en el que se sitúe al robot. Y cuando el robot realiza la prueba pero sin que se encuentre la plataforma en el recinto, aún así explora mucho más la zona en la que previamente se encontraba aquella, del mismo modo que lo hacen las ratas. Lo más interesante de todo esto es que se podrían estudiar una a una cada uno de los millones de conexiones que se establecen entre las 900.000 neuronas que componen el modelo y que simulan a la perfección la neuroanatomía de un hipocampo, y se podría asimismo estudiar la dinámica de cambio de esas conexiones a medida que el robot aprende a realizar la tarea, algo impensable en un modelo animal in vivo.

10 comentarios:

Germánico dijo...

¡Ratas y cucarachas!...harían las delicias de más de uno.

El monstruo de Frankenstein quizás esté aún lejos, pero ya se hacen algunos híbridos bastante curiosos.

Héctor dijo...

Que risas me he echado con lo de la cucaracha. Me la he imaginado integrándose, jejeje.
Muy interesantes las dos pruebas :)

Saludos

Ernie dijo...

Me parecen dos avances tremendos, pero el de las cucarachas me sugiere si el proceso de socialización no será en parte un proceso filogenéticamente antiguo, como la emoción, por ejemplo, y no sólo dependiente de actividad cortical.

Brainy dijo...

Buen comentario, ernie. No hay duda de que el proceso de socialización es muy antiguo filogenéticamente pero no confundamos tampoco la socialización que se da en cucarachas con la que se da en primates o en humanos. La complejidad de las relaciones entre cucarachas es, con mucho, menor que la que se da entre humanos. La prueba está en que simplemente con rociar el robot (que como habrás visto en la foto, de forma de cucaracha no tiene nada) con feromonas ya consigues que las cucarachas lo tomen como a uno de los suyos. Eso es impensable en primates, por ejemplo y mucho más en humanos, donde hay corteza cerebral. Pero no me cabe duda de que muchas de las características que nos definen, entre ellas la socialización, tienen un origen mucho más antiguo que el de la especie humana (este ejemplo es fácil, porque hay muchos ejemplos en la naturaleza, pero con otras cuestiones el asunto resulta más espinoso y todavía hay quienes se oponen a ello, como por ejemplo en el origen de la moral).

Parasite dijo...

lo que me resulta curioso de estos artículos publicados en revistas como Nature o Science, en ciertos casos, es que lo que se trata no es tan rompedor. Aclaro, en el caso de la cucaracha puede entenderse que el factor desencadenante de todo esto que se explica es la feromona, esa sustancia que hace que las cucarachas la sigan. Si en vez de un robot para hacer esto, los investigadores hubiesen usado una caja de cerillas tirada por un hilo y rociada igualmente con feromona, yo esperaría que las conclusiones no cambiasen mucho. Pero en ese caso, estaría publicado en la misma revista? Al fin y al cabo, el robot no piensa por si sólo, hace lo que los programadores le hacen preferir y por tanto, creo, que realmente no habría tanta diferencia entre un caso y el otro en cuanto a la manipulación. Por contra, ambos casos diferirían ampliamente en el uso de esa tecnología para el diseño experimental, esto hace que el experimento esté al alcance de unos pocos y convierte el artículo en un "nature". Cualquier persona en el mundo, por pocos recursos de los que disponga podría haber reproducido este estudio en el caso de la caja de cerillas, pero tal cual está ahora, es otra cosa. Curioso esto de los canones de publicación, vaya!

Brainy dijo...

El realidad el robot cucaracha, es autónomo. A pesar de de funcionar con un programa de ordenador, no es controlado en todo momento. Eso es muy importante en este diseño, porque en cierto modo el robot se asemeja a una cucaracha. Si uno lo piensa un poco la cucaracha no deja de ser una máquina con un programa de serie (genes) y una cierta plasticidad (en el caso de las cucarachas, más bien poca) para adpatarse a los cambios en el entorno. La prueba de esto último es que simplemente con ponerle feromonas al robot, las demás cucarachas ya le siguen. El problema de la caja de cerillas es que lo mueven los investigadores, es decir, la caja de cerillas no es autónoma, a diferencia de este robot. Por tanto yo sí veo claro por qué este artículo es un Science y el de la caja de cerillas no dejaría de ser un experimento casero. No sólo se trata de estudiar el comportamiento de las cucarachas, sino también de estudiar cómo simularlo mediante un robot y además encontrar aplicaciones.

Parasite dijo...

A pesar de ello, aunque sea autonomo, su capacidad viene inducida por los controles que le programan, es decir, se le induce una prefencia a ir hacia un lado u otro, el robot lo hace sólo, pero porque los programadores le inducen este comportamiento. Con ello, lo que se puede conseguir es que el robot elija una u otra opción en cuanto a que se preferencia se le programe. Lógicamente, cuando le programan con una preferencia por la oscuridad marcha en esa dirección. Pero ese comportamiento ya es conocido en las cucarachas. De igual manera, la feromona hace que las cucarachas sigan al robot, algo que harían seguramente ante cualquier cosa con el mismo olor. Por ello, en conjunto, aunque me parece bien que se usen estos modelos para comprender un poco más el comportamiento de las especies, discrepo contigo, querido amigo, en el valor del artículo.

...bonito debate...me encanta discutir contigo...

Ernie dijo...

En mi opinión, creo que os habéis desviado de lo realmente relevante del experimento. Desde mi punto de vista, el impacto está en que un robot cucaracha sea capaz de influir en un colectivo hasta el punto de superar la tendencia natural de esa especie a elegir los lugares oscuros. Si es una caja de cerillas tirada por el experimentador o un robot que habla, baila y hace ganchillo, creo que más allá de los aspectos tecnológicos, no es demasiado importante.

Brainy dijo...

Estoy de acuerdo con ernie (me enfrasqué en hablar del otro tema). La pregunta importante es ¿por qué el robot influye sobre el comportamiento del resto de cucarachas? ¿Son sólo las feromonas? Porque no lo olvidemos. El robot no sólo hace que las cucarachas se dirijan hacia un lugar oscuro (algo que ya se sabía que hacían) sino que puede hacer que el resto de cucarachas vayan hacia donde su programación (sus genes) le dicen que vaya. Es posible que las feromonas en ese caso tengan más influencia que la luz.
Por otro lado, construir un robot autónmo no está al alcance de mis posibilidades, la verdad. Sigo pensando que es un buen artículo.

Está claro que los modelos son eso mismo, modelos, pero como buen científico de bota sabes que hay cosas para las que te tienes que poner la bata, incluso para estudiar el comoprtamiento. Todo depende de cómo de controladas quieras tener las variables que estudias. DE hecho incluso en el laboratorio se pueden escapar variables con que en el campo, no te cuento lo que te puedes perder.

Iba a rebajar la crítica, pero no lo voy a hacer porque así hay más debate. jeje.

Pearl necklace dijo...

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