Redes Neuronales, Bioinspiración para el Desarrollo de la Ingeniería

Neural Networks, Bioinspiration for Engineering Development

El presente documento está orientado a la comprensión de las redes neuronales, basadas éstas en técnicas que imitan el funcionamiento biológico de una neurona con la finalidad de brindar una solución a problemáticas en el área de ingeniería.

La Biomímesis, como se le puede llamar también a las técnicas bio-inspiradas, usa el entendimiento o raciocinio científico de sistemas biológicos para explotar ideas de la naturaleza con la finalidad del desarrollo de tecnología. Se presenta al respecto un ejemplo de Biomímesis del funcionamiento operativo de la neurona para el desarrollo de un algoritmo a implementar en el control de una máquina selectora de frutas, de tal forma que,conociendo esta aplicación, el lector pueda extender las capacidades del uso de las redes neuronales para implementar niveles sofisticados de automatización.

1. INTRODUCCIÓN

El área de las redes neuronales va de la mano con la inteligencia artificial, el control inteligente, la Biomímesis, entre otros temas y ello ofrece un campo de trabajo novedoso, donde las aplicaciones y mejoras a sistemas avanzan a pasos cada vez más rápidos.

El uso de técnicas evolutivas representa, en la actualidad, una forma de optimizar un proceso y dado que los sistemas biológicos presentan un punto óptimo de funcionamiento, surge entonces el concepto de bio-inspiración [1]. Las técnicas evolutivas se encuentran llenando muchas aplicaciones actualmente; así, se puede encontrar que en artículos como [2] se busca incentivar a jóvenes estudiantes de ingeniería a utilizar el concepto de bio-inspiración para lograr diseños óptimos, aplicables a proyectos de ingeniería. En este artículo, los autores presentan un repositorio de sistemas biológicos con información relevante para el diseño de sistemas bio-inspirados. En [3], los autores exponen los objetivos, retos e ideas de la ingeniería bio-inspirada con base en los sistemas biológicos que usan bio-sonar como lo son los murciélagos. Las aplicaciones en este campo son variadas; sonar, ultrasonido biomédico, pruebas no destructivas, sensores para sistemas autónomos y comunicaciones inalámbricas, entre otros. Los autores en [4] se basan en estudios estructurales y experimentales de más de 300 especies de insectos de diferentes linajes para desarrollar un material polímero bio-inspirado, con la habilidad de múltiple pegado y despegado. También es posible el diseño de un simulador dinámico para pequeños robots manipuladores, tomando como base el mecanismo de succión de los cefalópodos para su aplicación en el agarre de objetos, como muestran los autores en [5]. En el artículo [6], los autores proponen el diseño de un sistema de control de temperatura en múltiples zonas, lo cual es un problema de control distribuido, por lo que los autores hacen uso de la teoría del comportamiento ecológico (Foraging theory), la cual describe matemáticamente la búsqueda animal por nutrientes y la selección de cuales consumir.