Un nuevo avance tecnológico de la Universidad de Tel Aviv ha hecho posible que un robot pueda oler mediante un sensor biológico. El mismo envía señales eléctricas como respuesta a la presencia de un olor cercano, que el robot puede detectar e interpretar.
En este nuevo estudio, los investigadores lograron conectar el sensor biológico a un sistema electrónico y, mediante un algoritmo de aprendizaje automático, fueron capaces de identificar olores con un nivel de sensibilidad 10 mil veces superior al de un dispositivo electrónico común. Los expertos creen que, a la luz del éxito de su investigación, esta tecnología también podrá utilizarse en el futuro para identificar explosivos, drogas, enfermedades y otros objetos.
El avance biológico y tecnológico fue dirigido por la estudiante de doctorado Neta Shvil, de la Facultad de Neurociencia Sagol de la Universidad de Tel Aviv, el Dr. Ben Maoz, de la Facultad de Ingeniería Fleischman y la Facultad de Neurociencia Sagol, y los profesores Yossi Yovel y Amir Ayali, de la Facultad de Zoología y la Facultad de Neurociencia Sagol. Los resultados del estudio se publicaron en la revista Biosensor and Bioelectronics.
Al respecto, el Dr. Maoz y el Prof. Ayali explican: «Las tecnologías creadas por el hombre aún no pueden competir con millones de años de evolución. Un campo en el que vamos especialmente a la zaga del mundo animal es el de la percepción olfativa. Un ejemplo de ello lo encontramos en el aeropuerto, donde pasamos por un magnetómetro que cuesta millones de dólares y puede detectar si llevamos algún dispositivo metálico. Pero cuando quieren comprobar si un pasajero lleva drogas de contrabando, traen a un perro para que lo huela. En el mundo animal, los insectos destacan en la recepción y procesamiento de señales sensoriales. Un mosquito, por ejemplo, puede detectar una diferencia del 0,01% en el nivel de dióxido de carbono del aire. Hoy en día, estamos lejos de producir sensores cuyas capacidades se acerquen a las de los insectos».
Los científicos señalan que, en general, nuestros órganos sensoriales, como el ojo, el oído y la nariz -así como los de todos los demás animales- utilizan receptores que identifican y distinguen entre distintas señales. A continuación, el órgano sensorial traduce estos hallazgos en señales eléctricas, que el cerebro descodifica como información. El reto de los biosensores está en la conexión de un órgano sensorial a un sistema electrónico que sepa descodificar las señales eléctricas recibidas de los receptores.
En el mismo sentido, el profesor Yovel agrega: «Conectamos el sensor biológico y lo dejamos oler diferentes olores mientras medíamos la actividad eléctrica que inducía cada olor. El sistema nos permitió detectar cada uno a nivel del órgano sensorial primario del insecto. A continuación, en el segundo paso, utilizamos el aprendizaje automático para crear una «biblioteca» de olores. En el estudio, pudimos caracterizar ocho olores, como geranio, limón y mazapán, de forma que nos permitiera saber cuándo se presentaba el olor a limón o a mazapán. De hecho, una vez finalizado el experimento, seguimos identificando otros olores diferentes e inusuales, como varios tipos de whisky escocés. Una comparación con los dispositivos de medición estándar demostró que la sensibilidad de la nariz del insecto en nuestro sistema es unas 10 mil veces superior a la de los dispositivos que se usan hoy en día».
Por último, el Dr. Maoz concluye: «La naturaleza está mucho más avanzada que nosotros, así que deberíamos aprovecharla. El principio que hemos demostrado puede utilizarse y aplicarse a otros sentidos, como la vista y el tacto. Por ejemplo, algunos animales tienen una capacidad asombrosa para detectar explosivos o drogas; la creación de un robot con nariz biológica podría ayudarnos a preservar la vida humana e identificar a los delincuentes de una forma que hoy no es posible. Algunos animales saben detectar enfermedades. Otros pueden percibir terremotos y el cielo es el límite».
En general en los animales el órgano sensorial que más células nerviosas y neuronas utiliza es el ojo, y es bastante conocido cómo funciona. Básicamente, unas células del interior del ojo distinguen solo movimientos por los grandes cambios o contrastes de luminosidad, o otras células diferentes de unas determinadas longitudes de onda para los colores. Esta información, de miles de células, viaja al cerebro por medio de señales eléctricas, una primera región cerebral superficial primero distingue si estos movimientos son líneas, diferenciadas por diferentes grupos de neuronas separados según sean verticales, otras variando un poco el ángulo hasta las neuronas para las líneas horizontales. En capas más profundas del cerebro se distinguen otras formas combinando las más básicas. Hasta cierto nivel esto se puede medir, descodificar las señales eléctricas más básicas, pero no ir mucho más allá debido a la falta de precisión. La inteligencia artificial, o el campo específico de la visión por computadora, trata de imitar lo mejor que puede esta forma de actuar del cerebro, mediante algoritmos de fórmulas matemáticas que se basan en gran parte en estos descubrimientos científicos, que se lograron casi por casualidad en los años 60s estudiando a gatos y otros animales. El resto de órganos sensoriales funciona de un modo similar, y en otros animales, también en los insectos, seguramente sea igual o parecido.