Crean materiales inteligentes que aprenden, cambian de forma y se mueven solos

Los nuevos metamateriales pueden aprender y se mueven por sí solos, sin un operador externo ni un circuito interno que controle sus acciones. Los nuevos materiales también pueden adaptar sus estrategias de cambio de forma, realizar acciones no programadas y moverse de manera semejante a sistemas vivos reales.

Un equipo de la Universidad de Ámsterdam presentó una nueva clase de metamateriales capaces de aprender a cambiar de forma, adaptarse a nuevas tareas y ejecutar movimientos autónomos sin una “cabeza” central que los dirija.

El avance, que se resume en un estudio publicado en la revista Nature Physics, apunta a cruzar una frontera desconocida para la materia diseñada por seres humanos: materiales que no solo responden a estímulos, sino que incorporan una especie de "aprendizaje" físico para reorganizar su comportamiento con el tiempo.

El punto central se ubica en un esquema de aprendizaje por contraste aplicado a un sistema mecánico. Según los investigadores, estos metamateriales aprenden respuestas complejas de cambio de forma al ser expuestos a ejemplos del objetivo deseado: en consecuencia, van actualizando condiciones internas hasta estabilizar la configuración buscada.

Un material que se programa desde su interior

De acuerdo a una nota de prensa, el material puede “aprender” como lo haría un sistema vivo: logra olvidar formas antiguas, incorporar nuevas secuencias de cambio y alternar entre varios estados memorizados.

Además, la arquitectura del sistema es tan llamativa como su desempeño. Los investigadores construyeron cadenas de bisagras motorizadas, unidas por un esqueleto elástico. Cada bisagra incorpora un microcontrolador que mide su rotación, recuerda sus movimientos previos e intercambia información con sus vecinas.

A partir de esas señales, cada módulo aplica un parámetro que modifica la rigidez y la posición preferida del conjunto. El resultado es una materia programable desde su interior, no desde afuera, y capaz de adoptar formas entrenadas con precisión.

Metamateriales con memoria y aprendizaje

En las pruebas realizadas, los científicos mostraron que el material puede aprender varios cambios de forma, incluso respuestas no recíprocas, y también configuraciones en múltiples estados. Eso abre la puerta a funciones robóticas básicas como el agarre por reflejo y la locomoción.

“En trabajos futuros, nuestro objetivo es lograr un comportamiento dependiente del tiempo de aprendizaje en lugar de cambios en una forma estática. Por ejemplo, permitir que los metamateriales aprendan diferentes modos de locomoción, como gatear o rodar, dependiendo de los estímulos ambientales", indicó en el comunicado el primer autor del estudio, Yao Du.

Los especialistas destacaron que esta línea de trabajo retoma investigaciones previas sobre “locomoción sin cerebro”, pero da un paso adicional al incorporar memoria y aprendizaje, algo que los objetos anteriores no podían hacer.