Mire a los insectos si quiere construir pequeños robots de IA que sean realmente inteligentes

Los robóticos podrían aprender una o dos cosas de los insectos si buscan construir pequeñas máquinas de IA capaces de moverse, planificar y cooperar entre sí.

Las criaturas de seis patas son los organismos multicelulares más grandes y diversos de la Tierra. Han evolucionado para vivir en todo tipo de entornos y exhiben diferentes tipos de comportamientos para sobrevivir y hay insectos que vuelan, se arrastran y nadan.

Los insectos son sorprendentemente inteligentes y energéticamente eficientes dado el tamaño de sus pequeños cerebros y cuerpos. Estos son rasgos que los pequeños robots simples deberían tener para ser útiles en el mundo real, postuló un grupo de investigadores en un artículo. publicado en Ciencia Robótica el miércoles.

"Argumentamos que la inspiración de la inteligencia de los insectos representa una importante ruta alternativa para lograr la inteligencia artificial en pequeños robots móviles", escribieron. “Si logramos aprovechar la IA inspirada en los insectos, los pequeños robots podrán abordar tareas difíciles mientras se mantienen dentro de su limitado presupuesto computacional y de memoria”. 

Los especialistas en robótica ya están construyendo bots similares a insectos. Guido de Croon, primer autor del estudio y profesor de la facultad de Ingeniería Aeroespacial de la Universidad TU Delft en los Países Bajos, ayudó a desarrollar un enjambre de pequeños drones diseñado para detectar fugas de gas en edificios. Por otra parte, investigadores de la Universidad de Washington en los EE. UU. construyeron el primer robot volador inalámbrico, completo con un par de alas, no mucho más pesado que un palillo pero capaz de despegar y aterrizar.

Puede que no sean tan impresionantes en comparación con máquinas más grandes y complejas, pero su pequeño tamaño y su electrónica simple las hacen económicas y potencialmente útiles para aplicaciones como búsqueda y rescate, vigilancia o incluso polinización. Sin embargo, quedan desafíos importantes en la construcción de estas máquinas, incluso con el avance de los algoritmos de inteligencia artificial novedosos que tienen visión, planificación y navegación por computadora avanzadas debido a las limitaciones de hardware y tamaño. 

“Muchas redes neuronales profundas que se están desarrollando en IA son, en principio, interesantes, pero aún no podrán ejecutarse en robots pequeños”, nos dijo de Croon.

“Por ejemplo, existen redes neuronales que estiman el movimiento visual o reconocen objetos. Las computadoras integradas hechas para ejecutar redes neuronales profundas suelen ser pesadas y consumen bastante energía”. Incluso las GPU más pequeñas, diseñadas para la electrónica integrada y capaces de ejecutar estos modelos de IA, son en este momento demasiado pesadas y consumen mucha energía para los pequeños robots voladores que tienen que ser lo más ligeros posible.

“Si bien es un procesador integrado popular para redes profundas, Nvidia TX 2 pesa 85 gramos y consume 7.5 vatios. Honestamente, incluso para drones un poco más grandes y pesados, el peso relativo y la potencia de los procesadores de red profunda deberían disminuir”, agregó.

Hay alternativas de hardware que De Croon y sus colegas creen que son prometedoras: los microcontroladores y otros chips para pequeños sistemas integrados están ganando el impulso necesario para realizar tareas de ML, mientras que los procesadores neuromórficos más futuristas se adaptan mejor para ejecutar algoritmos de aprendizaje automático de manera más eficiente. 

chip neuromórfico de Intel, Loihi, por ejemplo, impulsó un modelo de red neuronal de picos para controlar un robot volador. Sin embargo, el objetivo final no es necesariamente ejecutar el complejo software actual en un nuevo hardware, argumentaron los investigadores. El progreso real vendrá en el desarrollo de nuevos algoritmos y modelos capaces de ejecutarse en hardware eficiente en energía incorporado en máquinas que pueden replicar la inteligencia de los insectos.

“La principal propiedad de la inteligencia de los insectos es su parsimonia, es decir, la forma en que los insectos utilizan soluciones minimalistas pero robustas para lograr un comportamiento exitoso en entornos complejos, dinámicos y, a veces, hostiles”, según el artículo. 

De Croon dijo El registro era “importante leer los estudios biológicos de los entomólogos” para encontrar inspiración. “Curiosamente, sin embargo, no es una calle de un solo sentido: cuando tratamos de diseñar sistemas robóticos para realizar tareas realizadas por insectos, a menudo nos encontramos con problemas que no siempre son evidentes al estudiar directamente a los animales. Esto, a su vez, puede conducir a nuevos conocimientos en biología, que luego pueden estudiarse trabajando junto con entomólogos”, dijo.

Al tratar de imitar el movimiento de las moscas de la fruta en un experimento, su equipo pudo estudiar el mecanismo de cómo batían sus alas durante las maniobras de escape. 

Imitar insectos mecánicamente también hará avanzar otras áreas de la robótica. “La inteligencia similar a la de un insecto también es relevante para muchos otros tipos de robots, ya que brinda robustez y requiere la menor cantidad de recursos posible”, concluyó. ®