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La inteligencia artificial está aprendiendo a volar como lo hacen las aves

Le tomó a la humanidad innumerables épocas aprender a volar, pero ahora la inteligencia artificial está haciendo algo similar y en una fracción del tiempo.

Todos sabemos que las aves no siempre agitan sus alas para volar; a veces se elevan aprovechando las columnas ascendentes de aire caliente conocidas como térmicas. Con grandes envergaduras, son capaces de permanecer en alto durante varias horas mientras gastan un nivel de energía mínimo. No obstante, aún no es conocido cómo las aves son capaces de navegar haciendo pequeños cambios en corrientes de aires que son impredecibles. Sin embargo, los investigadores han decidido utilizar la inteligencia artificial para aprender sus trucos, y con suerte, poder enseñar a nuestros aviones a hacer lo mismo.

Investigadores de las universidades de Estados Unidos e Italia han decidido utilizar al aprendizaje automático para entrena un algoritmo para controlar un planeador que debería navegar térmicamente, así se describe en un artículo recientemente publicado en la revista Nature. No obstante, no es la primera vez que se utiliza la inteligencia artificial para esta tarea, de hecho Microsoft publicó trabajos muy similares con planeadores el año pasado, sin embargo es la primera vez que los datos de vuelos reales se utilizan para actualizar y mejorar el rendimientos de la inteligencia artificial en el campo.

Evidentemente este representa un trabajo de gran envergadura, ya que sugiere aeronaves autónomas que podrían aprovechar las corrientes térmicas, en lugar de depender de un vuelo impulsado, ruidoso y con uso intensivo de energía. También sugiere que la inteligencia artificial podría ayudarnos a descubrir exactamente cómo las aves voladores hacen lo que hacen tan bien. Al entrenar su algoritmo, los científicos descubrieron que algunos factores, particularmente la aceleración vertical del viento y el toque de lado a lado, eran importantes cuando se enseñaba a planear a navegar sin problemas. Lo mismo, sugieren, podría ser cierto para las aves.

Es relevante destacar que para crear su sistema de inteligencia artificial, los investigadores utilizaron el aprendizaje de refuerzo. Esta es una herramienta de entrenamiento que funciona con ensayo y error. El sistema recibe una serie de entradas de información, y se le pide que actúe de una manera que maximice una determinada recompensa. Comienza sin ningún conocimiento de la tarea y aprende a comportarse correctamente con el tiempo. En este caso, la entrada consistió en información de vuelo, como el paso del planeador, la guiñada, la velocidad del terreno y la velocidad del aire. La recompensa que buscaba era maximizar su velocidad de ascenso, es decir la velocidad con la que ganaba altura la aeronave ganaba altura.

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Los investigadores entrenaron su algoritmo primero en un simulador y luego en la vida real. Realizaron unos 240 vuelos en los cielos sobre Poway, California, que duró, en promedio, unos tres minutos. Dirigieron su planeador a un lugar fijo usando un controlador manual, y luego la inteligencia artificial se hizo cargo, usando las corrientes de aire de las térmicas (que pueden viajar tan rápido varios metros por segundo) para subir al cielo.

«Una estrategia de navegación se determinó únicamente a partir de las experiencias compartidas del planeador, recopiladas durante varios días en el campo», dice el documento. «La estrategia se basa en métodos a bordo para estimar con precisión las aceleraciones de viento verticales locales y los momentos de torsión del planeador, que sirven como señales de navegación».

«En buenas condiciones, el planeador podría mantenerse en el aire durante aproximadamente 45 minutos», dijo Gautam Reddy, uno de los autores del artículo. «Tuvimos algunos vuelos donde el viento era demasiado fuerte para que el planeador los manejara y tuvimos que recuperarlo prematuramente y tuvimos algunos con águilas atacando el planeador y algunos con águilas y el planeador volando juntos».

No obstante, aun quedan mucho más trabajo por hacer en esta área antes de que podamos usar la inteligencia artificial para controlar planeadores altísimos en un trabajo real. Las térmicas son solo un tipo de corriente ascendente que las aves se aprovechan. Otros son creados por las corrientes de aire que se derraman sobre las crestas de las montañas o por la colisión de masas de aire en «zonas de convergencia», lugares como las costas y los límites del desierto. En otras palabras: el hecho de que la IA pueda montar una térmica no significa que esté listo para enfrentarse a las variedades de viento que sabes perfectamente que el mundo tiene para ofrecer.

Sin embargo, Gautam y sus colegas confían en el futuro. Dicen que no sería muy difícil crear planeadores autónomos que usen IA para navegar térmicamente a largas distancias. «Esperamos hacer esto en el futuro», dice Gautam. Tal oficio podría ser utilizado para estudios científicos a largo plazo y para proyectos ambiciosos, como el seguimiento de las migraciones de aves desde la punta del ala hasta la punta del ala. Al aprender a volar como pájaros, podemos aprender más sobre sus vidas también.

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