Un grupo de ingenieros de la Universidad de Missouri y la Universidad de Chicago, en Estados Unidos, han creado un metamaterial capaz de tomar decisiones independientes evaluando el entorno, para luego concretar una acción que no requiere dirección o supervisión humana. El material artificial usa un chip para controlar el procesamiento de la información que se necesita para realizar las acciones: luego convierte la energía eléctrica en energía mecánica para conseguir sus movimientos.
Materiales artificiales e inteligente
Un metamaterial es un material inteligente que presenta una variada gama de propiedades: los metamateriales pueden ser muy diferentes entre ellos y no existe una definición concreta, aunque todos tienen en común que son de origen artificial. Destacan por sus propiedades electromagnéticas inusuales, que provienen de la estructura diseñada y no de su composición. Esto significa que alcanzan propiedades distintas y superiores a las de sus elementos constituyentes.
En función de estas posibilidades, poseen un gran futuro en múltiples campos y aplicaciones. Según determinadas visiones, se cree que pueden llevar la ciencia ficción a la realidad: materiales capaces de moldearse por su cuenta para adaptarse a los requerimientos del contexto o que trabajan en conjunto con algoritmos y soluciones de Inteligencia Artificial son algunas de las posibles expresiones de este nuevo escenario.
Inspirados en la naturaleza
De acuerdo a una nota de prensa, el metamaterial creado en el marco de la nueva investigación publicada en la revista Nature Communications incorpora tres funciones principales, «inspiradas» en ciertos materiales que se encuentran en la naturaleza: capacidad de detección del entorno, procesamiento inteligente de información y actuación o movimiento a partir de esos estímulos.
Los ingenieros destacaron que uno de los ejemplos de estos materiales naturales tomados como inspiración para desarrollar el nuevo metamaterial lo ofrece la planta carnívora Venus atrapamoscas (Dionaea muscipula): la misma presenta frondosas mandíbulas que utiliza de forma «inteligente» para capturar un insecto. Detecta su presencia en función de determinados datos que recibe del ambiente y de su propia «memoria», que le permite elegir adecuadamente sus presas cuando otros nutrientes escasean.
En el mismo sentido, los ingenieros también «copiaron» características de los camaleones, reptiles que cambian el color de su piel para mezclarse con su entorno y evitar posibles amenazas. Además, estudiaron a las piñas, que son plantas que ajustan sus formas en respuesta a los cambios en la humedad del aire. Todas estas propiedades de los materiales naturales pudieron integrarse en el nuevo metamaterial.
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En el aire y en el espacio
De esta forma, si por ejemplo el material artificial se incorporara a un dron que debe cumplir una tarea específica, la pequeña nave autónoma sería capaz de identificar el entorno sobre el cual está volando, conocer la flora y la fauna del sector que atraviesa o saber en qué dirección está soplando el viento. A partir de esos parámetros, podría modificar la orientación de su viaje y realizar su misión con éxito, sin requerir la intervención de un operador humano.
Un metamaterial que puede adaptarse a los cambios en los estímulos externos que se encuentran en su entorno puede ser también muy útil en la industria aeroespacial. Al unirlo a estructuras aeroespaciales, podría ayudar a controlar y disminuir los ruidos provenientes de las aeronaves, como por ejemplo las vibraciones del motor, incrementando notablemente sus capacidades multifuncionales.
Teniendo en cuenta que el siguiente paso de los investigadores es implementar su idea en un entorno del mundo real, se trata sin dudas de una alternativa muy prometedora y con variadas aplicaciones. Pensando en las misiones espaciales que se esperan para los próximos años, es fácil pensar que podría integrarse a los rovers y otros vehículos de reconocimiento, aumentando en forma considerable su versatilidad y habilidades.
Referencia
Realization of active metamaterials with odd micropolar elasticity. Chen, Y., Li, X., Scheibner, C. et al. Nature Communications (2021).DOI:https://doi.org/10.1038/s41467-021-26034-z
Foto: un dron que realiza una entrega e incluya este nuevo metamaterial podría evaluar su entorno, incluida la dirección del viento, la velocidad o la vida silvestre, y cambiar automáticamente el rumbo para completar la entrega. Crédito: Ricardo Gómez Ángel en Unsplash.