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Robots que eligen entre comer o aparearse ayudan a comprender la evolución

Experimentos realizados en Japón revelan una nueva utilidad de estas máquinas


Experimentos con robots realizados en Japón han demostrado que estas máquinas pueden utilizarse para estudiar la evolución. En pruebas realizadas, los robots ejecutaron comportamientos básicos durante más de 1.000 generaciones. Desarrollaron así dos estrategias de apareamiento distintas, aunque similares a las que se ven en la naturaleza, que podrían ser las precursoras de la adopción de géneros.




Los robots adoptan distintos comportamientos cuando tienen que elegir entre el alimento y esperar que otro robot se dé la vuelta para aparearse. Fuente: OIST.
Los robots adoptan distintos comportamientos cuando tienen que elegir entre el alimento y esperar que otro robot se dé la vuelta para aparearse. Fuente: OIST.
Una nueva investigación del Okinawa Institute of Science and Technology (OIST, Japón) ha demostrado la utilidad de los robots en el estudio de la evolución.

Stefan Elfwing, investigador de la Unidad de Computación Neuronal del profesor Kenji Doya del OIST, utilizó con éxito una colonia de robots parecidos a roedores para observar cómo evolucionan diferentes estrategias de apareamiento.

El trabajo, publicado en PLOS ONE, no sólo ha generado resultados interesantes e inesperados, sino que también ayuda a validar el uso de robots en el estudio de la evolución.

Diversas estrategias

Los machos y las hembras de diferentes especies tienen diferentes estrategias de captación y selección de compañeros de apareamiento. La teoría evolutiva sugiere que sólo un fenotipo diferenciado, en este caso referido a la estrategia de apareamiento, debe existir dentro de una población. Esto se debe a que la selección natural determina que sólo la mejor estrategia sobrevive.

Sin embargo, en la naturaleza, vemos estrategias de apareamiento polimórficas, lo que significa que hay múltiples formas de apareamiento dentro de una población. Cómo evolucionaron estas diferentes estrategias de apareamiento es objeto de debate entre los biólogos evolutivos, explica la nota de prensa de OIST.

El estudio de la evolución de tales comportamientos en poblaciones vivas de animales complejos es extremadamente difícil. Mediante el uso de robots y la simulación por ordenador, Elfwing fue capaz de ver la evolución de más de 1.000 generaciones en un corto período de tiempo, algo que es imposible de hacer en animales vivos.

Robots-roedores

El investigador programó una pequeña colonia de robots Ciber Roedores, que tienen dos ruedas, una cámara para detectar baterías y a otros robots, dientes de electrodos para recargarse en las baterías, y un puerto de infrarrojos para el acoplamiento, que consiste en copiar sus "genes", o parámetros esenciales del programa.

Los robots podían ejecutar dos comportamientos básicos: búsqueda de alimento en forma de baterías y búsqueda de un compañero para aparearse. Los experimentos se realizaron en una simulación por ordenador para observar el proceso evolutivo más de 1.000 generaciones en cada experimento.

Los robots sólo podían aparearse unos con otros si se veían de frente. En una situación en la que un robot ve tanto una batería como la parte trasera de otro robot, pueden surgir dos fenotipos principales de estrategias de apareamiento: por un lado, un robot tipo Forager (Forrajero) va hacia la batería y nunca espera a que la pareja se dé la vuelta para el apareamiento.

Por el otro, un Tracker (Rastreador) espera a que la pareja se dé la vuelta para el apareamiento. El resultado interesante de algunos de los 70 experimentos fue que la población era polimórfica, y que dos estrategias de apareamiento diferentes, o fenotipos , co-existían dentro de ella.

Ejecutando experimentos con diferentes proporciones de los fenotipos, se observó que la mezcla estable era de 25% de Forrajeros y 75% de Rastreadores.

La mejor oportunidad para proliferar

La evolución de las dos estrategias de apareamiento diferentes es similar a lo que se ve en la naturaleza.

En algunos experimentos, sólo una de las estrategias evolucionaba dentro de la población.

Sin embargo, en los experimentos en los que se desarrollaron poblaciones polimórficas, los robots presentaban los mejores datos de aptitud o rapidez para la reproducción de todos los experimentos.

Esto indica que la presencia de diferentes estrategias de apareamiento en ciertas proporciones es la que la mejor oportunidad para la proliferación de la especie.

Elfwing está encantado con el significado de estos resultados. "En este experimento, los robots eran hermafroditas: todos los robots se aparean con todos los demás y pueden producir descendencia. En la siguiente etapa, queremos ver si los robots asumen roles de hombre y mujer, mediante la adopción de diferentes riesgos y costes de reproducción. El comportamiento exhibido por las dos estrategias, Forrajero y Rastreador, puede ser un precursor de la adopción de géneros distintos."

Referencia bibliográfica:

Stefan Elfwing & Kenji Doya. Emergence of Polymorphic Mating Strategies in Robot Colonies. PLOS ONE (2014). DOI: 10.1371/journal.pone.0093622.

Martes, 15 de Abril 2014
OIST/T21
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