Alejandro Alcolea
Editor - TechLos metamateriales son apasionantes. Combinando física, química e ingeniería, así como realizando pequeñas variaciones en la composición o estructura de un material, podemos cambiar por completo sus propiedades. Se pueden crear desde blindajes ligeros, pero más resistentes que una chapa de acero de varios centímetros de grosor hasta otros materiales que cobran vida y cambian de forma a placer.
Y eso es, precisamente, lo que han hecho en la Universidad de Ámsterdam.
"Learn" y "leren", "aprender" en inglés y alemán
En corto. El centro ha publicado un artículo en Nature llamado “Metamateriales que aprenden a cambiar de forma” en el que muestran cómo unos materiales con forma de gusano difuminan la frontera entre los objetos y los sistemas vivos. Cada uno de ellos está unido al siguiente por una bisagra motorizada que cuenta con un microcontrolador. Así, mide parámetros como la rotación, los movimientos anteriores en una especie de memoria y puede mandar información a las bisagras vecinas.
Dependiendo de esa información que envían, las demás ajustan su rigidez y posición, permitiendo que cada segmento “aprenda” nuevas formas sin necesidad de que haya un ordenador controlando todo. La clave aquí es “aprender”.
Entrenamiento. Las formas y posturas que logran no son fruto de la casualidad, sino del trabajo de los investigadores mandando impulsos para que los segmentos se organicen en la configuración deseada. A través de diferentes etapas de ese entrenamiento, los microcontroladores actualizan y optimizan sus órdenes hasta que la cadena “entiende” que debe adoptar una postura determinada cuando se le manda cierto estímulo.
Pueden olvidar formas antiguas, retener las recientes y, como decimos, aprender nuevas, además de alternar entre esas formas. Y lo interesante de todo eso es que pueden desarrollar la capacidad de agarrar objetos o de moverse. Los propios investigadores se refieren a esto con el término de “evolución”, apuntando que “una vez que el sistema comienza a aprender, las posibilidades de cuándo dejará de hacerlo se sienten casi ilimitadas.
Futuro. Eso no ha salido de la nada. Los investigadores del Instituto de Física apuntan que la investigacióna ctual se basa en anteriores hallazgos en los que ya se logró que objetos rodaran, se arrastraran y movieran de manera autónoma sobre diferentes terrenos. La diferencia es que lo hacían porque sí, mientras que los nuevos metamateriales pueden aprender y memorizar comportamientos.
La idea futura es lograr que ese comportamiento dependa del tiempo de aprendizaje en lugar de por los cambios en una forma estática. El equipo señala que, por ejemplo, buscan "permitir que los metamateriales aprendan diferentes marchas de locomoción, como gatear o rodar, dependiendo de los estímulos ambientales. También planeamos investigar los llamados escenarios estocásticos, donde el aprendizaje ocurre con el ruido y la incertidumbre. En tales casos, el sistema se adaptaría probabilísticamente en lugar de hacerlo por determinismo, mejorando la robustez y la flexibilidad en entornos complejos”.
Más allá del laboratorio. Tras toda la explicación del equipo, quizá lo más complicado es imaginar el escenario en el que esto se puede aplicar. Uno que mencionan es el de los robots blandos, que son los que cambian la rigidez y la forma de los robots convencionales por otros con una estructura adaptativa que pueda tener aplicaciones en la industria médica o aeroespacial. También en los dispositivos programables que se modulan en tiempo real y se “reprograman” dependiendo de la situación.
Pero, realmente, las posibilidades de los metamateriales se sienten infinitas, como apuntaban desde el Instituto de Física. Jugando con esas particularidades estructurales de los materiales, se pueden emplear como blindaje, como aislamiento, en estructuras de edificios ubicados en zonas de alta actividad sísmica para que reconduzcan la energía que reciben, a la hora de crear lentes para fotónica avanzada, en sensores o como camuflaje activo alrededor de un vehículo.
Imágenes | Instituto de Física de la Universidad de Ámsterdam
En Xataka | En nuestra búsqueda de nuevos metamateriales hemos llegado al delirio: uno capaz de contar hasta diez
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