Los enjambres podrían ofrecer un nuevo nivel de inteligencia artificial

Los enjambres de aviones no tripulados han recibido mucha atención últimamente, sobre todo por su uso en posibles operaciones militares. El Ejército de Estados Unidos está probando las operaciones de los enjambres en simulaciones, mientras que el británico utiliza drones reales que operan en enjambres durante operaciones reales de entrenamiento. Otros ejércitos también están interesados en desplegar enjambres.

Una de las mayores ventajas que tiene un enjambre de drones a la hora de realizar operaciones militares es su capacidad de recuperación. Si un enjambre entra en combate y varios drones son derribados o incapacitados de alguna manera, no se reduce la eficacia de combate del enjambre, ni las tácticas que emplea. Un enjambre de 550 drones es tan potente y flexible como uno de 600, aunque el primero haya “perdido” casi un 10% de su fuerza inicial.

Y aunque esto es digno de mención, es probablemente el aspecto menos interesante de los enjambres. Lo que los hace realmente sorprendentes en aplicaciones militares y civiles es su llamada ”inteligencia de enjambre”, un término acuñado por primera vez por Gerardo Beni y Jing Wang en 1989 al describir el potencial de los sistemas robóticos celulares.

La inteligencia de enjambre permite a los drones actuar de forma muy similar a como se comportan los enjambres de insectos en la naturaleza. Por ejemplo, las abejas. Las abejas individuales tienen cada una su propia inteligencia y trabajos dentro de una colonia. Pero cuando una abeja encuentra algo bueno, como un campo de flores, comunica esa información a otras abejas que se encuentran cerca cuando vuela de vuelta a la colonia. Curiosamente, las abejas suelen comunicar la distancia, la dirección y la altitud del recurso descubierto, así como los peligros que puedan existir en el camino. Estos son exactamente los tipos de cosas que un enjambre artificial de robots voladores necesitaría saber sobre un objetivo o un punto de interés potencial. Las abejas que reciben el mensaje pueden ir a recoger el jugoso polen de esas flores recién descubiertas, o compartir la información con más abejas cercanas hasta que se haga conocida dentro del enjambre.

Lo que diferencia a los enjambres de drones, y la inteligencia que los impulsa, de un solo robot volador es que los drones individuales interactúan tanto con otros drones como con su entorno. Entonces, el enjambre toma colectivamente decisiones y prosigue su misión basándose en diferentes datos que ningún aparato por sí solo podría haber proporcionado. De este modo, si se establecen instrucciones u objetivos generales relativamente sencillos para un enjambre y se le da libertad para operar, se pueden obtener comportamientos sorprendentemente complejos que van más allá de lo que podría lograr una sola IA.

Una mente de colmena para los datos meteorológicos

La NASA quiere llevar el concepto de inteligencia de enjambre a nuevas cotas, añadiéndolo a una red de pequeños satélites meteorológicos que podrían coordinar sus acciones e incluso cambiar sus trayectorias de vuelo y altitudes según sea necesario para estudiar los fenómenos meteorológicos desde múltiples ángulos. El programa se está desarrollando en el Goddard Space Flight Center de Greenbelt (Maryland).

El programa quiere usar enjambres de pequeños satélites, llamados SmallSats o CubeSats, para observar fenómenos meteorológicos relacionados que ocurren simultáneamente alrededor del planeta y determinar cómo se influyen mutuamente. De este modo, varios satélites trabajando juntos como un enjambre pueden ser capaces de armar un rompecabezas meteorológico de una manera que ningún satélite por sí solo podría.

“Ya sabemos que el polvo sahariano que llega a las selvas amazónicas afecta a la formación de nubes sobre el océano Atlántico en determinadas épocas del año”, explica Sabrina Thompson, ingeniera de la NASA que trabaja en el Goddard Space Flight Center. “¿Cómo se capta esa formación de nubes? ¿Cómo le dices a un enjambre de satélites qué región y momento del día es el mejor para observar ese fenómeno?”

Según Thompson, la respuesta es que los científicos del clima deberían crear un conjunto de parámetros para los fenómenos meteorológicos de alto nivel y reglas generales que un enjambre de satélites seguiría al recoger datos meteorológicos. Luego, sería la IA del enjambre la que actuaría de la manera que considere mejor para recoger esa información, coordinando múltiples satélites que trabajen juntos para capturar los datos más útiles de la manera más rápida y eficiente posible.

Según la NASA, se están estudiando diferentes diseños de enjambres, pero en todos los casos la IA del enjambre tendría mucho control sobre cómo desplegar a sus miembros individuales y cómo coordinar la cobertura de los eventos meteorológicos que se produzcan en todo el mundo. En una posible configuración, los satélites individuales podrían incluso usar la fuerza de arrastre de la tierra para descender a altitudes más bajas, lo que podría darles un ángulo diferente sobre eventos importantes como la formación de nubes de lluvia o tormenta.

La NASA ya tiene un prototipo de satélite enjambre en órbita, el CubeSat Polarímetro Arco Iris Hiper-Angular (HARP), que fue lanzado desde la Estación Espacial Internacional el año pasado. Una versión actualizada con instrumentación más avanzada y un campo de visión más amplio, el HARP2, tiene previsto su lanzamiento en 2023.

Los satélites HARP y HARP2 se desarrollaron en colaboración con la Universidad de Maryland-Condado de Baltimore (UMBC). El profesor José Vanderlei Martins, que trabajó en el proyecto, dijo que operar en un enjambre permitiría a los CubeSats recopilar mejores datos meteorológicos, y hacerlo mucho más rápidamente, siempre y cuando la IA del enjambre tuviera mucha autonomía sobre sus acciones.

“Es fundamental que el enjambre pueda tomar decisiones y compartir información”, afirma Martins. “Este tipo de decisiones deben tomarse en minutos. No hay tiempo para que intervenga el control de tierra”.

Además de la velocidad, tener un sistema de satélites inteligentes trabajando en un enjambre liberaría su dependencia de las operaciones de control en tierra. Eso podría permitir que los enjambres de satélites funcionaran con presupuestos mucho más reducidos.

La NASA está demostrando que la mejora de la predicción meteorológica y el análisis del cambio climático es otra posible aplicación de la emergente tecnología de IA de enjambre. Es un área que sigue demostrando el viejo adagio de que dos (o quizás más) cabezas piensan mejor que una. Excepto en el caso de los enjambres, que utilizan múltiples cabezas para fusionarse en una sola mente de colmena que probablemente puede lograr cosas que ninguna persona individual o incluso la IA podría jamás cuando opera sola.

Fte. Nextgov