Una nueva investigación analiza las estrategias de navegación para micronadadores deformables en un fluido viscoso que enfrentan derivas, tensiones y otras deformaciones.
Un micronadador deformable es un organismo o estructura artificial de pequeña escala que utiliza ondulaciones corporales sinusoidales para impulsarse a través de un entorno fluido.
El término se aplica a organismos como las bacterias que navegan a través de fluidos usando colas en forma de látigos llamadas flagelos, los espermatozoides que se impulsan a través del sistema reproductivo femenino e incluso los nematodos, pequeños gusanos que se mueven a través del agua o el suelo con ondulaciones.
Los micronadadores también pueden describir pequeños microrobots construidos con materiales blandos diseñados para responder a estímulos y realizar tareas como la administración de medicamentos a microescala.
Eso significa que el estudio de los micronadadores tiene aplicaciones en una amplia gama de campos científicos, desde la biología hasta la física fundamental y la nanorobótica.
En un nuevo artículo de Jérémie Bec, investigador del CNRS y del Centro Inria d'Université Côte d'Azur y sus colegas intentan encontrar una política de navegación óptima para los micronadadores, crucial para mejorar su rendimiento, funcionalidad y versatilidad para aplicaciones como como administración dirigida de medicamentos. La investigación se publica en The European Physical Journal E .
"Encontrar una política de navegación óptima para los micronadadores es crucial para mejorar su rendimiento, funcionalidad y versatilidad en las aplicaciones mencionadas", afirma Bec. "Al determinar una política de navegación óptima, los micronadadores pueden adaptarse y responder eficazmente a los cambios en el entorno fluido. Esto les permite navegar a través de obstáculos, evitar peligros y explotar patrones de flujo para mejorar la locomoción.
"Una política de navegación óptima garantiza su capacidad para maniobrar y explorar su entorno de manera eficiente", añade Bec.
El investigador explica que además de esto, una política de navegación óptima garantiza un rendimiento sólido en diferentes condiciones y variaciones a medida que ondulan a través de un entorno fluido.
Bec dice que el equipo estaba particularmente intrigado por el notable nivel de variabilidad en el desempeño de las estrategias de aprendizaje automático que emplearon. La variabilidad inesperada en el desempeño brindó al equipo información valiosa y les permitió identificar estrategias óptimas que superaron sus expectativas iniciales.
"Obtuvimos una comprensión más profunda de la compleja dinámica involucrada en la optimización de las políticas de navegación para los micronadadores", concluye Bec. "Estos hallazgos subrayan la importancia de explorar más allá de las expectativas convencionales y aprovechar el potencial de variabilidad e imprevisibilidad de la inteligencia artificial".
Más información: Zakarya El Khiyati et al, Dirigir micronadadores ondulatorios en un flujo de fluido mediante el aprendizaje por refuerzo, The European Physical Journal E (2023). DOI:10.1140/epje/s10189-023-00293-8
Información de la revista: Revista Europea de Física E
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