1.1: Terminología relevante y tecnologías bioinspiradas relacionadas

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Como introducción definiremos alguna terminología multidisciplinaria, consideraremos nuestras motivaciones y cubriremos alguna actividad académica relevante así como publicaciones de investigación.

Biomimético implica la mímica de la biología; anote la palabra mime incrustada en el término. En los últimos años, la biomimética parece ser utilizada cada vez más para aplicaciones de sistemas sensoriales (nuestro interés), mientras que la biomimética implica mimetismo a nivel molecular. Este texto se centra en paradigmas de inspiración biológica utilizados para los sistemas sensoriales y el procesamiento de señales que acompaña a dichos sistemas. El tema son los sistemas sensoriales y no la investigación asociada a la imitación de química orgánica, tejido muscular, etc. En este texto, las descripciones someras de los fenómenos biológicos serán seguidas por diseños de sensores electrónicos y los algoritmos de procesamiento de señales que emulan dichos fenómenos para fines tecnológicos útiles aplicación. Bioprincipic es un término similar utilizado recientemente que implica la imitación de principios biológicos.

Biométrico implica medir las características biológicas únicas de un individuo para determinar la identidad de la persona. Por ejemplo, la autenticación se puede otorgar en función de una coincidencia de patrones de una huella digital, una imagen de iris escaneada o un patrón de voz grabado. Esto podría ser utilizado con fines de seguridad de edificios y computadoras.

Biomédico significa la rama de la medicina asociada a la supervivencia en ambientes estresantes. Biónico significa mejorar la capacidad biológica normal con dispositivos electrónicos o mecánicos [Webster].

La bioinformática se utiliza para describir aplicaciones informáticas de extracción de información sobre fenómenos biológicos, principalmente en el campo de la biología molecular. La bioinformática se define más formalmente como “La recolección, clasificación, almacenamiento y análisis de información bioquímica y biológica utilizando computadoras especialmente aplicadas a la genética molecular y la genómica”. [Webster].

Anatomía y Fisiología implican estructura y función, respectivamente. Científicos de muchas disciplinas suelen organizar sus pensamientos de manera similar. Sin embargo, hasta que no haya una razón para comunicarse a través de disciplinas, la terminología en cada una tiende a desarrollarse de manera diferente. El Cuadro 1 es una observación de la separación de fenómenos en categorías físicas y abstractas.

Cuadro 1. Terminología diferente, conceptos similares

Concepto	Biología	Ingeniería	Computadora	Término común
Físico	Anatomía	Arquitectura	Hardware	Estructura
Abstracto	Fisiología	Algorithm	Software	Función

Algoritmos genéticos se refiere a métodos computacionales inspirados en la genética. Un algoritmo genético puede consistir en mejorar una solución existente (o una elegida inicialmente al azar) basándose en una evaluación de la aptitud que representa la solución del problema. Las soluciones mejoradas pueden derivarse de la evaluación de la aptitud y los operadores genéticos que representan mutación y cruce.

La computación evolutiva se refiere a los métodos computacionales que imitan las fuerzas evolutivas naturales.

Las Redes Neuronales se utilizan para referirse a redes de elementos computacionales que procesan la información de manera análoga a las redes neuronales biológicas. Tanto las redes neuronales naturales como las artificiales realizan una transformación no lineal en una agregación de muchas señales de entrada ponderadas. Existen muchos paradigmas artificiales de “redes neuronales” (ANN's) que incluyen muchas ideas que no se encuentran en las redes neuronales biológicas, aunque el concepto general tiene su inspiración original en la biología.

Sin embargo, la mayoría de las variaciones de ANN tienen estas características en común con las redes neuronales naturales:

- Una suma de muchas entradas, cada una ponderada de manera diferente basada en ejemplos aprendidos

- Una función de mapeo de salida no lineal sigue la suma

- masivamente paralelo

- procesamiento distributivo

- adaptativo

La aplicación de las ANN's a diversas aplicaciones de ingeniería se ha convertido en un campo académico propio, con textos y cursos separados dedicados al campo. Se reserva un mayor estudio de las redes neuronales para cursos y textos dedicados a esta materia.