Prueban feromonas artificiales en “enjambre” de robots para saber cómo se comunican y coordinan

El avance tecnológico se construye sobre la investigación desarrollada entre 2020 y 2022 por David Garzón Ramos, magíster en Ingeniería y Automatización Industrial de la Universidad Nacional de Colombia (UNAL) Sede Manizales, y se enmarca en su trabajo doctoral, realizado junto a Muhammad Salman y Mauro Birattari en IRIDIA, el laboratorio para el desarrollo de Inteligencia Artificial de la Universidad Libre de Bruselas (Bélgica).

“Con resultados óptimos desde el principio, la investigación ha evolucionado hacia la simulación de enjambres de robots para que se coordinen y se comuniquen automáticamente y con una mínima intervención humana”.

“Mientras otros estudios han imitado el uso de feromonas con alcoholes, ceras o luz fosforescente que brilla en la oscuridad, un aporte de nuestro trabajo es que lo hicimos con energía radiante, es decir con luz ultravioleta, que es la óptima porque no altera los movimientos o acciones de los robots; por ejemplo, permite que las órdenes sean más precisas, ya que el alcohol se evapora, mancha, e influye en las llantas del dispositivo, y la luz luminiscente solo serviría en escenarios oscuros, por lo que no es viable para un entorno laboral pues todo tendría que estar en completa oscuridad”, explica el magíster Garzón.

La “colmena” robótica –conformada por 10 robots del tamaño de la palma de la mano– emula el efecto de las feromonas mediante luz ultravioleta, utilizando un reflector blanco que apunta al suelo durante 40 segundos. En este lapso el rastro se torna magenta, y a través de cámaras instaladas en su base para el reconocimiento del entorno, los otros dispositivos interpretan dicha luz con información como dirección, lugar y objetos.

“El aprendizaje automático suele programarse manualmente, lo que limita la realización de tareas específicas, pero en este proyecto la implementación de IA nos ha permitido ‘leer’ la luz ultravioleta dejada e interpretar la información automáticamente, evitándole así al aparato realizar tareas ya completadas, dirigirse a una zona específica, elegir rutas o seleccionar colores específicos”.

“Estos dispositivos electrónicos se programan con acciones generales, con habilidades como acercarse, alejarse, girar, avanzar o retroceder, pero las feromonas agregan información adicional sobre el entorno, como espacialidad, formas, zonas y tareas como cantidad de objetos en el escenario, entre otros factores”, destaca el ingeniero.

Evaluando las feromonas artificiales

Para evaluar su funcionalidad se adelantaron 4 tareas principales: (i) esparcir feromonas artificiales con luz ultravioleta, (ii) distinguir entre luz ultravioleta y luz blanca para quedarse inmóviles ante la segunda, (iii) tomar decisiones basadas en colores para identificar zonas con mayores recompensas y comunicar la información mediante feromonas, y (iv) seleccionar dos puntos de agregación identificando solo uno como adecuado, y cruzar una puerta restringida con datos de feromonas.

“Tales puntos fueron una especie de misiones que tenían un tiempo de prueba de 180 segundos y debían repetirse cada 10 veces, una forma de generar un software de control para evaluar la funcionalidad de la feromona, así como desarrollar aprendizaje automático mediante IA”.

Otro aspecto interesante de este ensayo fue que los robots se controlaron mediante lenguaje de programación, asignando un nombre particular para cada proyecto: para las feromonas artificiales el código fue formica, que significa hormiga en italiano, y para el sistema de IA fue “auto-habanero”, de automático y chile.

“La apuesta de esta iniciativa es funcional, pensada para el sector industrial colombiano; en ese sentido se ha pensado en tareas fundamentales como el trabajo en bodegas, almacenamiento de objetos e incluso, por qué no, para el campo o las huertas controladas por tejares que disminuyan la luz del sol, ya que esta también contiene luz ultravioleta y podría confundir al robot”, concluye el ingeniero.