1.3: Actividad investigadora académica

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1.3 Actividad de investigación académica

El uso de la biología natural como fuente de inspiración para resolver problemas de detección requiere una sólida comprensión de la biología. Si bien existe una larga historia de nuestra comprensión de cómo los sistemas sensoriales biológicos realizan ciertas tareas, todavía hay mucho que aún no se entiende. Las instituciones de investigación biológica revelan continuamente un conocimiento más profundo de la estructura y función de los sistemas sensoriales, lo que da a los solucionadores de problemas de ingeniería más a considerar. Se desarrollan modelos y algoritmos para hacer coincidir los datos medidos, como el modelo Hassenstein-Reichardt Elementary Motion Detection (HR-EMD) [Hass56], los modelos de visión espacial Devalois [DeV88] y otros más enfocados en un sistema sensorial específico, como los esfuerzos de Frank Werblin para simular el procesamiento de la visión de primates en la retina [Werb91], el trabajo de John Douglas' y Nicholas Strausfeld para mapear los circuitos neuronales de la mosca [Doug00], y muchos otros.

A veces, la biología se considera deliberadamente como inspiración para nuevas ideas. Un ejemplo es el financiamiento proporcionado durante la década de 1980 por la Oficina de Investigación Naval (ONR) y la Agencia de Proyectos de Investigación Avanzada de Defensa (DARPA) para perseguir diseños novedosos de sensores militares. Uno de los productos es una colección de conceptos de diseño de sistemas sensoriales inspirados en la biología implementados en la tecnología VLSI. Varios de estos diseños desarrollados en el Instituto de Tecnología de California (CalTech) se detallan en VLSI Analógico y Sistema Neural [Mead89]. Uno de estos diseños, la 'retina de silicio', fue ampliado por el Laboratorio de Investigación de la Fuerza Aérea (AFRL) para aplicaciones de buscador militar al integrarse con una matriz de sensores infrarrojos [Mass93]. Algunos graduados del laboratorio de Mead comenzaron sus propios laboratorios bioinspirados en instituciones como el Instituto de Tecnología de Georgia, la Universidad de Florida, el Instituto de Tecnología de Massachusetts, etc., mientras que otros graduados comenzaron sus propias empresas construyendo componentes bioinspirados o investigando conceptos de diseño de seguimiento.

Mucho más trabajo en la detección bioinspirada se puede encontrar en revistas técnicas y conferencias como la Conferencia Internacional IEEE sobre Robótica y Biomimética. Esta conferencia por sí sola cuenta con más de 500 ponencias y ha sido una conferencia anual desde 2012. Una aplicación común para esta conferencia es el pez robótico, que tiene su inspiración en el diseño de peces para la maniobrabilidad submarina. Otros temas populares incluyen redes neuronales de aprendizaje profundo, actuadores, flocado (o enjambre) y materiales biomiméticos. Estos temas son populares en otras conferencias bioinspiradas, revistas, etc. Aunque la red neuronal original es bio-inspirada, muchos esfuerzos posteriores se desvían de la biología (sin mencionar que se sabe muy poco sobre cómo funcionan las redes neuronales reales). Cualquier investigación que utilice una red neuronal o agregue algo a un pez robótico u otro concepto originalmente bioinspirado podría calificarse de “bio-inspirado”, lo que complica el aislamiento de contribuciones verdaderamente nuevas bioinspiradas.

Además de las aplicaciones tecnológicas, tenemos los esfuerzos más centrados en la biología, donde los biólogos están tratando de derivar modelos que reflejen adecuadamente los datos medidos. Las revistas de ejemplo incluyen Vision Research y Biological Cybernetics. Un inconveniente para los ingenieros es el lenguaje intensivo en biología necesario para transmitir sus modelos, así como los esfuerzos suelen estar muy enfocados en una parte muy específica de los circuitos neuronales de una especie, como el mecanismo para dar vuelta a la salamandra [Liu20]. Por lo tanto, debido a la cantidad de esfuerzos técnicos y la amplia diversidad de disciplinas que consideran esta área temática general, es bastante desafiante abarcar todos los esfuerzos significativos en cualquiera de las modalidades básicas (visión, olfacción, gusto, táctil, audición) del diseño sensorial bio-inspirado.