Ojo artificial inspirado en los de las mantis

Los coches autoconducidos chocan de vez en cuando porque sus sistemas visuales no siempre pueden procesar objetos estáticos o que se mueven muy despacio en el espacio tridimensional. En ese sentido, su capacidad visual es como la visión monocular de muchos insectos, cuyos ojos compuestos ofrecen un magnífico seguimiento del movimiento y un amplio campo de visión, pero una escasa percepción de la profundidad.

El ejemplo de los insectos tiene, sin embargo, una excepción muy notable: la mantis religiosa.

Como en el ser humano, en la mantis el campo de visión de un ojo se solapa con el del otro ojo, creando una visión binocular tridimensional con una buena percepción de la profundidad.

Inspirándose en los ojos compuestos de las mantis, un equipo integrado, entre otros, por Byungjoon Bae y Kyusang Lee, de la Universidad de Virginia en Charlottesville, Estados Unidos, ha desarrollado unos ojos compuestos artificiales que superan la citada limitación de los sistemas visuales de muchos automóviles autoconducidos y de otros robots.

Además de esa limitación, hay otras, como por ejemplo problemas de precisión, un consumo de tiempo demasiado grande para procesar los datos y la necesidad de una gran potencia de cálculo.

Tras estudiar cómo funcionan los ojos de la mantis religiosa, Bae y sus colegas diseñaron un sistema biomimético de dos ojos artificiales que reproduce las capacidades biológicas de los ojos de las mantis.

Prototipo del nuevo ojo compuesto artificial inspirado en el de las mantis. (Foto: University of Virginia School of Engineering and Applied Science / Kyusang Lee)

Los nuevos ojos artificiales, meticulosamente diseñados, poseen, entre otras cosas, microlentes y múltiples fotodiodos, que producen una corriente eléctrica cuando se exponen a la luz. El equipo utilizó materiales semiconductores flexibles para emular las formas convexas y las posiciones facetadas de los ojos de las mantis.

El sistema proporciona una percepción espacial de gran precisión en tiempo real, esencial para aplicaciones que interactúan con entornos dinámicos.

Entre ellas se encuentran automóviles autoconducidos, drones, procesos de ensamblaje robótico, sistemas de vigilancia y seguridad y algunos dispositivos domésticos inteligentes.

Otra de las características destacables de estos ojos artificiales es que su consumo energético puede llegar a ser unas 400 veces menor que el de los sistemas tradicionales de visión artificial.

A diferencia de otros sistemas, el inspirado en las mantis puede procesar información visual en tiempo real y de manera local, usando la estrategia conocida como computación en la frontera (edge computing), que consiste en procesar la información en los propios sensores que la recolectan o muy cerca de ellos. Gracias a esto, se consigue un importante ahorro de tiempo y de consumo de recursos, en comparación con tener que transferir datos a una sección alejada para realizar allí el procesamiento de la información, y enviar luego el resultado del trabajo de computación.

Bae y sus colegas exponen los detalles técnicos del nuevo ojo artificial en la revista académica Science Robotics, bajo el título “Stereoscopic artificial compound eyes for spatiotemporal perception in three-dimensional space”. (Fuente: NCYT de Amazings)