Un nuevo método acelera la estabilización de los sistemas caóticos. El truco: regulación por pérdida aerodinámica de vez en cuando.
Cuando el caos amenaza, la velocidad es esencial, por ejemplo, cuando un marcapasos necesita estabilizar un latido irregular del corazón o un robot tiene que reaccionar a la información recibida de su entorno. Ambos casos requieren la imposición de un estado organizado estable en un sistema caótico.
Científicos del Instituto Max Planck para la Dinámica y la autoorganización en Gotinga, el Centro Bernstein para la Neurociencia Computacional Göttingen y de la Universidad de Göttingen han desarrollado un método para acelerar el control. La clave del éxito: un enfoque menos invasivo que explota hábilmente el comportamiento natural del sistema.
Los nuevos hallazgos de los científicos de Gotinga sugieren que los tiempos de reacción del robot Amos pueden ser significativamente
Amos es un robot insectoide con habilidad para adaptarse a las condiciones cambiantes. Después de vacilar un solo de momento, se cambia la marcha autónoma y selecciona un patrón de movimiento diferente para sus seis patas, adecuado para subir la cuesta.
Para ello, el cerebro de Amos usa una relativamente pequeña red con pocos circuitos, que tiene que trabajar a toda máquina. ¿Puede este «proceso de pensamiento» hacer que se acelere? Los científicos de Gotinga si lo creen. Sus cálculos muestran cómo los tiempos de reacción Amos pueden reducirse significativamente.
El robot de seis patas autónomas fue desarrollado hace tres años y, posteriormente, optimizado por un equipo dirigido por el físico teórico Marc Timme, quien, junto con su grupo de investigación, trabaja en el Instituto Max Planck para la Dinámica y la autoorganización y dirigió el nuevo estudio a lo largo con el experto de robótica Poramate Manoonpong de la Universidad de Göttingen.
Sin embargo, el nuevo método no es sólo adecuado para los robots, tales como Amos; básicamente, se puede aplicar a cualquier sistema caótico, donde se requiere un cierto grado de control. «Cada sistema caótico es muy susceptible a las interferencias «, explica Marc Timme. Incluso el cambio externo más pequeño puede desencadenar un comportamiento completamente diferente. En caso de Amós, el caos significa que su «cerebro» produciría un patrón de actividad caótica con las señales que volaban en todas direcciones.
Teniendo en cuenta el empujón de vez en cuando, un sistema caótico se estabilizará en sí.
Para organizar este patrón caótico, el sistema requiere de la ayuda. Los científicos hablan de «control del caos». Los métodos más comunes utilizados comienzan al tratar de calcular el comportamiento del sistema en el futuro próximo. El segundo paso es transformar esta información en una señal de control que se utiliza para corregir el desarrollo del sistema – un pequeño empujoncito para que vuelva a la pista.
Sin embargo, el equipo de investigación basada en Göttingen ha demostrado que una menor intervención puede ser más eficaz. “El truco consiste en limitar el número de veces que empuja al sistema hacia el estado estable requerido”, dice Max Planck investigador Christian Bick. «Al dar el sistema la libertad de desarrollar por sí mismo de vez en cuando, podemos lograr el resultado deseado con mayor rapidez. «Los físicos llaman a esto un proceso auto- organizado”.
«A primera vista, este método puede parecer que gire en sí mismo», admite Bick. Sin embargo, la auto – estabilización del sistema es en realidad muy eficiente y rápida. Sólo las intervenciones externas ocasionales son necesarias para asegurarse de que el camino elegido por el sistema no se desvíe de la senda correcta.
El nuevo método puede ser mil veces más rápido
Dependiendo del sistema, el nuevo método puede ser fácilmente 100 o 1000 veces más rápido, y requiere significativamente menos intervenciones. «Lo que es más, en teoría esto permitiría la estabilización de los patrones de movimiento muy complejos para los Amos», Timme añade.
Hasta ahora, es el más complejo de la cadena de los movimientos y de ese modo el patrón de actividad respectivo más difícil para que el patrón se estabilice. «Nuestro método implica que Amos se puede seleccionar nuevos maneras que no eran posible antes. »
Hasta el momento, el nuevo método es sólo un concepto teórico. Sin embargo, el siguiente paso es probar como Amos se comporta en el mundo real. Otras aplicaciones también son plausibles, por ejemplo, cuando se utiliza el control de caos para estabilizar los ritmos cardíacos o para operar los láseres caóticos.
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