Microrobots capaces de moverse en líquidos gracias a la IA para llevar fármacos e incluso hacer cirugías

La medicina personalizada es uno de los grandes retos que tiene por delante el sector sanitario en la aplicación de la tecnología a esta rama de la ciencia. Ya se están dando pasos adelante para evitar soluciones genéricas e ir a la auténtica raíz del problema para detectar una enfermedad, curarla o paliar sus síntomas, y mejorar así la salud de las personas.

El proyecto Microswimmers es una de esas investigaciones que están dando los primeros resultados tras la estrecha colaboración entre expertos de diferentes instituciones. En este caso, investigadores del centro tecnológico gallego AIMEN, la Universidad de Leipzig (Alemania) y la Universidad de Charles de Praga (República Checa).

Juntos, participan en el desarrollo de la primera aplicación de inteligencia artificial para el control de microrobots navegando a través de un fluido.

Los resultados del trabajo, publicados en la revista ‘Science Robotics’, demuestran cómo un robot del tamaño de una micra (el equivalente a, aproximadamente, una centésima del diámetro de un cabello humano) es capaz de desarrollar las estrategias óptimas de navegación para alcanzar un objetivo, compartir información con otros robots para acelerar el proceso de aprendizaje o adoptar la velocidad óptima para la supervivencia en un entorno “de forma similar a cómo lo hacen los microorganismos en la naturaleza”, describen los participantes en el estudio.

“La idea de utilizar inteligencia artificial para el control de microrobots surge de la observación de carácter estadístico del control de objetos a escala microscópica”, explica Santiago Muiños Landín, investigador sénior de la Unidad de I+D de Robótica y Control de AIMEN, a D+I. 

“Por un lado, se juntó la experimentación con partículas asimétricas (cuya orientación está bien definida) y, por el otro, el control basado en aprendizaje por refuerzo para resolver problemas en medios ruidosos”. La combinación de estos dos elementos surge en conversaciones entre el investigador de AIMEN y Frank Cicho, de la Universidad de Leipzig. 

El gran desafío afrontado consiste, por un lado, en el diseño del robot y del mecanismo de propulsión; y por otro, en la capacidad del sistema de control para adaptarse a un medio tan lleno de incertidumbre como es un fluido para un objeto microscópico.

Sanidad y nuevos materiales

Este estudio abre la puerta a multitud de investigaciones futuras tanto en el diseño de micro y nanorobots, como en el desarrollo de técnicas específicas de inteligencia artificial para su control y comportamiento autónomo a escala micrométrica [elemento diferenciador del proyecto], que podrán tener gran impacto a escala macroscópica, según recoge AIMEN en nota de prensa.

“El proyecto de Microswimmers trata de cubrir, por un lado, la necesidad de entender cómo un agente puede ser capaz de tomar decisiones y ejecutar acciones para cumplir ciertas misiones esenciales (como buscar alimento en un medio tan desafiante para ellos, tal y como lo hacen las células o algunos microorganismos incluso asociándose con otros individuos); y, además, trata de hacer útil ese conocimiento de forma aplicada en sistemas artificiales, como los del trabajo que nos ocupa”, detalla Muiños Landín.

Es en el sector bionsanitario donde se hará uso de estos microrobots de forma más directa: “este tipo de microrobots son biocompatibles y pueden actuar de forma localizada en una región, y utilizarse tanto para la entrega de un fármaco en una región como para la aplicación de microcirugía”, aclara el investigador.

Aunque sus aplicaciones no acaban aquí. También se contempla el uso de este desarrollo en el control de propiedades de un material y su empleo en diferentes ámbitos industriales, como el energético, biotecnológico o, incluso, la construcción. Para ello, será clave el control de grandes números de microrobots mediante inteligencia colectiva, así como su combinación con otros materiales.

Hasta ahora, la principal fuente de financiación de la investigación ha sido el programa de la DFG (German Research Foundation) del gobierno alemán. “No obstante –apunta Muiños Landín–, está previsto enviar propuestas dentro del programa Horizon Europe para dar continuidad a ideas que toman como base estos desarrollos”.