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Nov 2007

Cucarachas robóticas juegan con la mente de los insectos

Un equipo multidisciplinario de científicos de la Universidad Libre de Bruselas, de la Escuela Politécnica Federal de Lausana y de la Universidad de Rennes diseñaron y construyeron "cucarachas robots", animalitos cibernéticos dotados de cierto grado de inteligencia artificial, y las "infiltraron" en los reductos de las P. americana.

Sabemos que las cucarachas son animales sumamente adaptados a su entorno, y hemos mostrado que se trata de un grupo que a menudo es tomado como ejemplo de superviviente nato.

Pero las investigaciones sobre estos sorprendentes insectos han continuado desde entonces, y hoy se está intentando probar hasta qué punto sus acendrados y rígidos instintos son influenciables por factores externos.

En pocas palabras: ¿Podemos engañar a los instintos —o, lo que es lo mismo— a los genes de las cucarachas?

Para encontrar la respuesta a este abtruso interrogante, debemos dirigir nuestra mirada a tres países francófonos (bueno, al menos parcialmente): Bélgica, Suiza y Francia.


Los estudios se centran actualmente en nuestra vieja (viejísima, anterior a nosotros mismos) conocida, la cucaracha americana o Periplaneta americana. Ciudadana del mundo por derecho propio, tiene varias características que la hacen ideal para el estudio de la firmeza o labilidad de sus instintos.

Como la mayor parte de las especies de cucarachas, P. americana tiene un fortísimo instinto gregario, esto es, basa la seguridad de la colonia en los grandes números de ellas que viven juntas. Esto significa que cada cucaracha muestra una notable tendencia a asociarse a otras congéneres, intentando evitar la soledad siempre que sea posible.

Periplaneta americana

Es que ante el ataque de un depredador (de los que ellas tienen muchos), la supervivencia siempre será más fácil dentro de una enorme manada que para un ejemplar solo.

Al mismo tiempo que se agrupan entre sí ni bien se les da la oportunidad, las cucarachas buscan para hacer sus nidos el sitio más oscuro posible. Todos hemos visto alguna vez, al encender la luz de una cocina, a una o varias cucarachas buscando desesperadamente la seguridad de un sitio oscuro. ¿Por qué? Nada en la naturaleza es arbitrario, lector. Los genes de las cucarachas la impulsan a buscar la sombra —y si es posible la oscuridad absoluta— porque sus depredadores principales son las arañas, cazadores eminentemente visuales que ven muy mal con escasa luz.

Entonces, tratan de estar juntas —reconociendo a sus amigas por medio de las antenas— y de estar a oscuras —gracias a sus fotorreceptores ubicados en la cola—.


Un equipo multidisciplinario de científicos de la Universidad Libre de Bruselas, de la Escuela Politécnica Federal de Lausana y de la Universidad de Rennes decidieron, pues, investigar si estos dos instintos —de los más profundos y ancestrales que poseen las cucarachas y que datan de, literalmente, eras geológicas atrás— podían ser modificados por medio de una interferencia externa y contra natura.

Lo que hicieron fue diseñar y construir "cucarachas robots", animalitos cibernéticos dotados de cierto grado de inteligencia artificial, e "infiltrarlas" en los reductos de las P. americana como si de cucarachas se tratase. Estos microrobots (de alrededor del doble del tamaño de las cucarachas) están preparados sin embargo para integrarse socialmente a las comunidades de insectos y ser aceptados sin problemas, a pesar de su forma de caja. El secreto de esta aceptación son las feromonas de las cucarachas. Como se comprenderá, en su ambiente normal de total oscuridad no pueden reconocerse visualmente, por lo que recogen feromonas olorosas de otras cucarachas mediante los sensores olfativos de sus antenas. La solución de los científicos fue envolver a cada robotito en un papel absorbente saturado de feromonas de cucaracha. Así, los bichos aceptaron tranquilamente a los robots como congéneres, mientras que sin el papel oloroso los evitaban y huían de ellos.

Cucaracha en pleno "romance" con su homóloga robot,
durante uno de los experimentos. Obsérvese, sobre la
antena del robot, el papel impregnado en feromonas

"Las cucarachas no son precisamente los sujetos más respetados fuera de los laboratorios", dice José Halloy, investigador jefe del equipo belga, "pero son mejores para estos fines que las hormigas o las abejas, ya que poseen estructuras sociales menos elaboradas, pero que aún así pueden producir una `inteligencia colectiva´".

Cuando las cucarachas eligen un lugar como nido, no se comportan como ante un agente inmobiliario ni discuten sus gustos entre ellas. Con todo, instintivamente eligen los lugares oscuros con preferencia a un sitio iluminado. Una vez encontrado el lugar, lo palpan con las antenas para descubrir si ya hay otras cucarachas residiendo allí. Cuanto más oscura y más poblada se encuentre la madriguera, más preferencia obtendrá en el gusto del nuevo residente. Dice Halloy. "Si ya hay tres o cuatro cucarachas viviendo allí, la posibilidad de que la nueva inmigrante o una de las residentes lo rechacen y emigren cae significativamente".

En su estudio, que viene durando más de cinco años, Halloy y sus colegas introdujeron numerosas cucarachas-robot en la dinámica natural de varios grupos de cucarachas para ver si las primeras, "opinando" de modo diferente al del resto de la tribu, podían "convencer" a las demás de cambiar de hábitat, pasando así por encima de una conducta básica e instintiva. "En cierto sentido, usamos nuestros robots como herramientas para conocer mejor la biología de estos insectos", afirma el científico.

La clave, obviamente, fue construir robots tan pequeños que pudieran ser aceptados como iguales por los insectos. Los dispositivos fueron diseñados siguiendo la forma general de una cucaracha, programables, capaces de diferenciar la luz de la oscuridad y de reconocer la presencia de cualquier cucaracha verdadera ubicada en un radio de cuatro centímetros del aparato. Además, los robots son autónomos, lo cual quieren decir que no dependen de control remoto de ninguna clase. Sus baterías duran cuatro horas, tiempo más que suficiente para obtener conclusiones.


Los científicos construyeron un "circo" con dos refugios, cada uno lo suficientemente grande como para albergar la población completa de sus bien predispuestos sujetos. Las cucarachas eligieron uno u otro para vivir, respetando siempre sus pautas instintivas: oscuridad y buena población preexistente.

Luego introdujeron cierto número de robots, programados para contradecir esa elección: si estaban en el más oscuro, emigraban a otro más iluminado; si se encontraban en uno muy populoso, se mudaban a uno que lo era menos.

Increíblemente, la mitad de las cucarachas reales "confiaron" en el criterio de los robots y los siguieron a las madrigueras que, claramente, cumplían en mucha menor medida con los criterios formales que vienen siendo usados desde hace millones de años para evaluar la conveniencia de vivir en ellas. En otras palabras: los robots fueron capaces de convencer al 50% de las cucarachas de abandonar sus instintos, lo que a primera vista parece una grave desventaja evolutiva o un peligro para la supervivencia.

Halloy y sus compañeros no han sido capaces todavía de explicar este descubrimiento, pero su existencia ha quedado demostrada más allá de toda duda: los instintos de los insectos no son tan inamovibles como se creyó hasta el momento.


El extraordinario hallazgo ha dado a los estudiosos la idea de probar si con otras especies sucederá lo mismo. El próximo postulante es la gallina.

Para lograrlo, los ingenieros de Lausana desarrollarán próximamente robots mucho más grandes, parecidos a pollos y capaces de oír, interpretar y responder a las particulares vocalizaciones que los pollos utilizan para comunicarse entre sí.

Los pollos robot —cuyo primer prototipo comenzará a piar en marzo de 2008— serán reconocidos como pares por sus similares de carne y hueso. La manera más fácil de lograrlo, explicó el doctor Halloy a Science, es apartar a los recién nacidos de sus madres y ponerlos bajo el cuidado de una gallina robot. Si se hace dentro de las 12 horas de roto el cascarón, el inexperto pollito aceptará al robot como su madre, y a otros pollitos robots como sus hermanos.

Qué tanto será capaz de influir la inteligencia artificial en el comportamiento instintivo de un vertebrado es un enigma que develaremos dentro de muy poco.

MÁS DATOS:

SciaAm: Robotic Roaches Mess With Real Bugs' Minds

Traducido, adaptado y ampliado por Marcelo Dos Santos de SciAm y de otros sitios de Internet

            

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