Los halcones nos enseñan a construir aviones que no necesitarán pista de aterrizaje

Los halcones nos enseñan a construir aviones que no necesitarán pista de aterrizaje

Controlan su vuelo para un aterrizaje seguro: ahora sabemos cómo lo consiguen

Los científicos han replicado informáticamente las maniobras de aterrizaje de los halcones y aprendido cómo desarrollar aviones pequeños capaces de posarse como los pájaros, sin necesidad de una pista de aeropuerto.

Un equipo de investigadores de la Universidad de Oxford del utilizó simulaciones informáticas y captura de movimiento para replicar cómo las aves optimizan las maniobras de aterrizaje y consiguen un descenso preciso.

Los investigadores registraron en cámaras de captura de movimiento los movimientos de cuatro halcones o águilas de Harris mientras volaban en un espacio controlado.

Sus movimientos fueron registrados por 20 cámaras de captura de movimiento ubicadas alrededor de la habitación, lo que permitió al equipo de investigación reconstruir sus rutas de vuelo en más de 1.500 maniobras de aterrizaje.

A continuación, el equipo de investigación utilizó simulaciones informáticas para comprender por qué las aves eligen su camino particular hacia la percha de halcón.

Modelos informáticos

Los modelos informáticos de esas grabaciones mostraron que los halcones controlan su vuelo para garantizar las condiciones de aterrizaje más seguras cuando se posan, incluso si les exige gastar más tiempo y energía.

Los aviones tienen el lujo de usar una pista para frenar después de aterrizar para reducir la velocidad. Las aves, sin embargo, no disponen de pista de aterrizaje y deben frenar antes de llegar a su lugar de destino.

El problema consiste en que reducir la velocidad durante el vuelo implica el riesgo de detener la maniobra, lo que llevaría a una pérdida repentina del control del vuelo.

Los investigadores descubrieron que los halcones siguen una ruta de vuelo que los ralentiza a una velocidad segura, pero que al mismo tiempo minimiza la distancia desde la percha en la que se detienen.

Aterrizaje seguro

Para minimizar el estancamiento, los halcones se zambulleron hacia abajo mientras aleteaban, antes de extender sus alas en una postura de deslizamiento mientras se abalanzaban hacia la percha.

Al seleccionar la velocidad y la posición correctas desde las cuales descender en picado hasta la percha, las aves ya estaban a una distancia de agarre de la percha cuando se detuvieron, manteniendo sus aterrizajes de forma segura y controlable.

Graham Taylor, autor principal de esta investigación, explica que comprender cómo los animales aprenden habilidades motoras complejas como volar podría ayudar a revolucionar a los robots para que realicen las mismas tareas.

El aterrizaje es una maniobra crítica y la entrada en pérdida ha sido la causa de muchos accidentes aéreos, destacan los investigadores.

Observar a las aves y preguntarnos cómo resuelven el problema del aterrizaje seguro podría ayudarnos a encontrar nuevas soluciones de diseño bioinspiradas para nuestras propias tecnologías, incluidas aeronaves pequeñas capaces de posarse como los pájaros.

También a la IA

Comprender cómo las aves aprenden tareas motoras complejas como aterrizar también podría ayudar a mejorar la inteligencia artificial (IA), añaden los autores de esta investigación.

Cuando los ingenieros aeronáuticos usan ordenadores para resolver el problema de posarse utilizando un enfoque de prueba y error para refinar los datos, pueden necesitar decenas de cientos de horas para encontrar una respuesta.

Sin embargo, los halcones encuentran una solución optimizada en un puñado de vuelos, lo que muestra la brecha que aún existe entre la inteligencia natural y la artificial.

“La tecnología de captura de movimiento nos ha permitido analizar miles de vuelos a la vez, respondiendo preguntas que nunca hubiéramos podido hacer. De cara al futuro, esto abre la tentadora posibilidad de comprender cómo los animales aprenden tareas motoras complejas, como volar, y de revolucionar cómo los sistemas robóticos pueden hacer lo mismo”, concluye Graham Taylor.

Referencia

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Optimization of avian perching manoeuvres. Marco KleinHeerenbrink et al. Nature, volume 607, pages 91–96 (2022). DOI :https://doi.org/10.1038/s41586-022-04861-4