Enjambres de peces robóticos podrían dejar obsoletos los vehículos tradicionales de investigación submarina
La tecnología humana se ha inspirado desde hace mucho tiempo en el mundo natural: los primeros aviones se inspiraron en pájaros. El diseñador de Velcro se inspiró en las molestas rebabas que a menudo tenía que quitarle a su perro. Y en los últimos años, los ingenieros deseosos de explorar los océanos del mundo han estado siguiendo el ejemplo de las criaturas que mejor lo hacen: los peces.
En todo el mundo, los investigadores que desarrollan robots que parecen peces y nadan como peces dicen que sus autómatas acuáticos son más baratos, más fáciles de usar y menos perjudiciales para la vida marina que los vehículos operados a distancia (ROV) que los científicos utilizan hoy en día.
En una reciente revisión de los avances de la tecnología, los científicos afirman que sólo unos pocos problemas técnicos se interponen en el camino de una revolución de los peces robóticos.
Durante las últimas décadas, los ingenieros han diseñado prototipos de peces robóticos para diversos fines. Si bien algunos están diseñados para realizar tareas específicas (como engañar a otros peces en un laboratorio, simular la hidrodinámica de los peces o recolectar plásticos del océano), la mayoría están diseñados para atravesar los mares mientras recopilan datos.
Estos exploradores robóticos suelen estar equipados con cámaras de vídeo para documentar cualquier forma de vida que encuentren y sensores para medir la profundidad, la temperatura y la acidez. Algunas de estas máquinas (incluido un pez gato robótico llamado Charlie, desarrollado por la CIA) pueden incluso tomar y almacenar muestras de agua.
Si bien los ROV modernos ya pueden realizar todas estas tareas y más, los autores de la revisión sostienen que los peces robóticos serán las herramientas del futuro.
"Los trabajos realizados por los [ROV] existentes pueden ser realizados por peces robóticos", dice Weicheng Cui, ingeniero marino de la Universidad Westlake en China y coautor de la revisión. Y "lo que no pueden hacer los ROV existentes [también] pueden hacerlo los peces robóticos".
Desde la invención del primer ROV atado en 1953, un artilugio llamado Poodle, los científicos han dependido cada vez más de los ROV para ayudarles a llegar a partes del océano que son demasiado profundas o peligrosas para los buceadores. Los ROV pueden llegar a profundidades que los buzos no pueden alcanzar, pasar allí una cantidad de tiempo prácticamente ilimitada y traer especímenes, tanto vivos como no, de sus viajes.
Si bien los ROV han sido de gran ayuda para la ciencia, la mayoría de los modelos son grandes y costosos. Los ROV utilizados por organizaciones científicas, como el Instituto de Investigación del Acuario de la Bahía de Monterey (MBARI), la Institución Oceanográfica Woods Hole, el Instituto Oceánico Schmidt y OceanX, pueden pesar casi tanto como un rinoceronte y costar millones de dólares. Estos ROV grandes y de alta gama también requieren una grúa para desplegarse y deben estar atados a un barco nodriza mientras están en el agua.
Imagen: Los peces robot han sido diseñados para realizar todo tipo de tareas. Éste, llamado Charlie, fue construido por la CIA para recolectar subrepticiamente muestras de agua. Foto World Archive
Por el contrario, los peces robóticos son robots que funcionan con baterías que normalmente pesan sólo unos pocos kilogramos y cuestan un par de miles de dólares. Aunque algunos han sido diseñados para parecerse a peces reales, los peces robóticos suelen tener colores neutros y se parecen a sus homólogos biológicos sólo en la forma. Sin embargo, según Tsam Lung You, ingeniero de la Universidad de Bristol en Inglaterra que no participó en la revisión, incluso los peces robot más irreales son menos perjudiciales para la vida acuática que el ROV promedio.
A diferencia de la mayoría de los ROV que utilizan hélices para desplazarse, los peces robóticos nadan como los animales que los inspiraron. Flexionando sus colas hacia adelante y hacia atrás, los peces robóticos se deslizan silenciosamente por el agua y no parecen perturbar la vida marina circundante, una ventaja para los investigadores que buscan estudiar organismos submarinos en sus entornos naturales.
Debido a que los peces robóticos son pequeños y sigilosos, los científicos pueden usarlos para observar especies sensibles o aventurarse en los rincones de los arrecifes de coral, los tubos de lava y las cuevas submarinas. Aunque los peces robóticos son muy maniobrables, los actuales modelos tienen una gran desventaja: su alcance es muy limitado. Sin un barco nodriza que les suministre energía y con espacio limitado para guardar las baterías, los peces robóticos de hoy sólo pueden pasar en el agua unas pocas horas seguidas.
Para que los peces robóticos hagan obsoletos los ROV modernos, necesitarán una pieza clave que actualmente falta: una estación de acoplamiento donde puedan recargar sus baterías de forma autónoma. Cui imagina un futuro en el que bancos de pequeños peces robóticos trabajen juntos para realizar grandes tareas y se turnen para atracar en estaciones de carga submarinas alimentadas por una fuente de energía renovable, como la energía de las olas.
"En lugar de un [ROV], podemos utilizar muchos peces robóticos", afirma Cui. "Esto aumentará considerablemente la eficiencia de las operaciones en aguas profundas".
Este futuro potencial depende del desarrollo de estaciones de carga submarinas autónomas, pero Cui y sus colegas creen que se pueden construir utilizando tecnologías existentes. El núcleo de la posible estación de acoplamiento, afirma, probablemente sería un sistema de carga inalámbrica. Cui dice que este futuro sospechoso podría hacerse realidad en menos de una década si la demanda es lo suficientemente grande.
Aún así, lograr que los científicos cambien sus ROV por bancos de peces robóticos puede ser difícil de vender, dice Paul Clarkson, director de operaciones de cría del Acuario de la Bahía de Monterey en California.
"Durante décadas, nos hemos beneficiado del uso de vehículos operados remotamente diseñados y operados por nuestro socio de investigación y tecnología, MBARI", dice Clarkson. "Sus ROV son una parte esencial de nuestro trabajo e investigación, y las capacidades que proporcionan los convierten en una herramienta irremplazable".
Dicho esto, añade, "con las amenazas del cambio climático, la destrucción del hábitat, la sobrepesca y la contaminación plástica, debemos considerar qué ventajas pueden ofrecer las nuevas innovaciones para comprender nuestro mundo cambiante".
La investigación se ha publicado en Ships and Offshore Structures: On technical issues for underwater charging of robotic fish schools using ocean renewable energy
