La naturaleza sabe más

En materia de tecnologías nuevas, tenemos mucho que aprender de los animales.

Cierto día de 1948, al ver que los diminutos frutos del abrojo se quedaban adheridos firmemente al pelo de su perro mientras paseaban por el campo, el ingeniero suizo Georges de Mestral tuvo una inspiración. Siete años después, patentó el velcro y dio inicio a una industria multimillonaria.

Éste fue uno de los primeros ejemplos del uso de la biomimética, es decir, de la aplicación de las soluciones de la naturaleza a los problemas humanos. Con millones de años de evolución, el mundo natural es una obra maestra del diseño, y los científicos se fijan en él cada vez más a menudo en su afán por desarrollar tecnologías innovadoras.

Reinvención de la abeja

La emoción se desbordó en un laboratorio de la Universidad Harvard en la primavera de 2013. Tras 12 años de trabajo, los científicos pudieron ver el vuelo inaugural de la RoboBee, un insecto robótico de la mitad del tamaño de un clip, que podría ayudar en casi todo, desde rescates de emergencia hasta polinizar plantas.

“La RoboBee agita sus alas como una abeja real”, afirma el ingeniero mecánico Kevin Ma. “Cada ala tiene un ángulo de batimiento de 120 grados y se mueve 120 veces por segundo. El reto consistía en lograr esto en un sistema muy pequeño y ligero”.

La RoboBee tomó forma cuando los científicos, en vez de fabricar piezas sueltas, colocaron encima de una placa de autoensamble varias capas de materiales cortados con láser, una sobre otra.

El equipo luego creó los músculos con unas tiras de cerámica que se doblan al aplicar una corriente eléctrica. Mediante la aplicación e interrupción alternadas de ésta, las tiras oscilan con gran rapidez y permiten el movimiento de las alas. El robot controla cada ala de modo independiente para maniobrar y estabilizar su posición en el aire, igual que un insecto real.

Hoy día la RoboBee está unida a un cable del grosor de un cabello, y el nuevo objetivo es fabricar una pila diminuta que le permita volar. “Todavía estamos esperando que la tecnología logre miniaturizar una batería que tenga mayor densidad energética”, dice Ma.

Ma y sus colegas también están desarrollando sensores diminutos de alto rendimiento que funcionan como antenas de abeja, y tienen en marcha investigaciones sobre inteligencia artificial para dar a las RoboBees la capacidad de volar en enjambres y comunicarse entre sí, tal c0mo lo hacen las abejas en el mundo natural.

Aunque lograrlo está a 10 años de distancia o más, estos insectos mecánicos podrían usarse para localizar sobrevivientes en entornos peligrosos, así como para polinizar plantas; las abejas reales hacen esto a la perfección, pero las robóticas se necesitan porque cada vez hay menos abejas en los campos.

Bajo el mar

Los océanos están llenos de plantas con propiedades curativas potenciales, pero a menudo se encuentran en sitios inaccesibles. Ante esto, los científicos han ideado un robot acuático de ocho brazos que puede recoger objetos de grietas, tal como lo hace un pulpo.

“Uno de los retos fue reproducir la acción de los músculos del pulpo”, dice George Jeronimidis, director del Centro de Biomimética de la Universidad de Reading, en Inglaterra, una de las seis instituciones de investigación que participan en este proyecto. En vez de mover huesos y estirarse, los músculos mecánicos funcionan mediante contracciones, y algunos de ellos permiten que los tentáculos giren, se alarguen o encojan.

La solución que encontró el centro fue usar brazos blandos hechos de silicona, movidos por cables que crean estiramientos y flexiones a fin de empujar o atrapar objetos. Al robot le colocaron sensores que le permiten detectar el instante en que toca algo, y los matemáticos elaboraron algoritmos que le dan la capacidad de interpretar qué está tocando y saber en qué momento girar un tentáculo o sujetar el objeto.

Jeronimidis prevé que este robot se utilizará para explorar los océanos, cosechar plantas marinas y hacer construcciones bajo el agua, además de servir para tareas de búsqueda y rescate.

La construcción de una esponja gigante

El Centro Eastgate, en Harare, la capital de Zimbabue, es famoso por su diseño de enfriamiento automático inspirado en los montículos de las termitas. Pero los arquitectos del despacho británico Exploration, fundado por Michael Pawlyn, llevan casi dos años trabajando en un plan más ambicioso: construir un edificio de oficinas que use la biomimética no sólo para enfriar, sino para mejorar su estructura, iluminación, ventilación y otros elementos.

Los arquitectos tomaron como modelo un pez del Pacífico cuyos ojos facetados reflejan la luz como si fueran espejos. Diseñaron un reflector similar para el vestíbulo del edificio, capaz de reflejar la luz desde distintos ángulos hacia los pisos inferiores, y luego se concentraron en el resto de la estructura. Los edificios altos suelen construirse usando columnas sólidas, pero en la naturaleza es común ver estructuras cilíndricas constituidas por rejillas dispuestas en capas, que son más eficientes y resistentes.

“Un buen ejemplo es la esponja de cristal (Euplectella aspergillum), formada de silicio, calcio y carbonato”, dice Pawlyn. “Las estructuras biológicas huecas suelen servir como ‘distribuidores’: la columna vertebral, por ejemplo, es un conducto por el cual las células nerviosas conectan el cerebro con todo el cuerpo”.

El edificio biomimético de Exploration constará de una red de columnas huecas dispuestas en estratos que funcionarán como un sistema de enfriamiento y calefacción. Además, se instalarán tuberías a tres metros bajo tierra para producir una temperatura interior continua de 12 o 13 °C, lo que mantendrá el edificio fresco en el verano y cálido en el invierno.

Por otro lado, el diseño del techo está inspirado en los montículos con forma de hongo que construyen los perritos de las praderas de Norteamérica, los cuales aseguran una buena ventilación.

Dentro, los aspersores contra incendios emiten una brisa de refrigerante en vez de chorros de agua. El inspirador de esto fue el escarabajo bombardero, que repele a los atacantes lanzando sustancias irritantes contenidas en el abdomen.

El edificio de Exploration ya se ha probado con un modelo de computadora, y para que se vuelva realidad lo único que hace falta s0n inversionistas.