La ingeniería ha vuelto a mirar a la naturaleza para resolver desafíos tecnológicos. Esta vez, el modelo a seguir es la mantarraya, un animal marino conocido por su elegante nado y eficiencia energética. Investigadores en China han logrado avances importantes al diseñar drones submarinos inteligentes que imitan la forma de nadar de estos animales, con el objetivo de mejorar la coordinación de vehículos autónomos bajo el agua.
¿Por qué las mantarrayas?
Las mantarrayas no solo son imponentes en tamaño, sino también en capacidad de desplazamiento. Su anatomía, con aletas grandes y cuerpo plano, les permite moverse con mínima resistencia y máximo empuje, algo que ha fascinado a los ingenieros navales. Su alto índice de sustentación (aspect ratio) las convierte en candidatas ideales para desarrollar nuevos sistemas de propulsión biomimética.
El estudio, liderado por Pengcheng Gao del Instituto de Tecnología de la Universidad Politécnica del Noroeste en China, buscó entender cómo estos animales se organizan en grupo y cómo esta organización afecta su rendimiento energético.
El experimento: simulando grupos de mantarrayas
A partir de fotografías reales de mantarrayas nadando en grupo, el equipo diseñó simulaciones con tres formaciones distintas:
- Una formación en línea (tándem), con tres mantarrayas una detrás de otra.
- Una formación triangular, con una al frente y dos detrás formando una «V».
- Una formación triangular invertida, con dos al frente y una detrás.
Los resultados mostraron que la formación en línea era especialmente beneficiosa para la mantarraya situada en el centro, que recibía un impulso adicional del flujo generado por la delantera, mejorando su maniobrabilidad. Sin embargo, los extremos de esta formación, así como las otras dos disposiciones, no mostraron mejoras sustanciales en comparación con un nado en solitario.
¿Y por qué se usan las otras formaciones en la naturaleza?
Aunque desde una perspectiva hidrodinámica las formaciones triangulares no sean tan eficientes, siguen siendo comunes en la naturaleza. Esto indica que las consideraciones energéticas no son las únicas en juego. Factores como la navegación, la comunicación social y la seguridad del grupo pueden influir en cómo se distribuyen los animales.
Es algo similar a cómo los ciclistas en una carrera se agrupan en pelotones. No siempre se trata de quién pedalea menos, sino de posicionamiento, estrategia y visibilidad.
Aplicaciones para la tecnología naval
Este estudio es parte de un esfuerzo más amplio por desarrollar enjambres coordinados de drones submarinos que puedan trabajar de forma autónoma en tareas complejas como la vigilancia, la búsqueda y rescate o la exploración oceánica. Utilizar grupos de tres vehículos como unidad básica permite escalar fácilmente el modelo a enjambres más grandes.
Esto también abre la puerta al uso de inteligencia artificial y aprendizaje profundo para que los drones puedan ajustar en tiempo real su formación, distancia y comportamiento, dependiendo del entorno o la misión.
Lo que viene: nadar como un banco de peces, pensar como red neuronal
Gao y su equipo destacan que el siguiente paso en la investigación es incluir más variables: desde el espaciado entre drones hasta las diferencias en sus movimientos, con el objetivo de optimizar la eficiencia grupal. El objetivo final es lograr un control activo, casi como una orquesta submarina en la que cada dron sepa qué hacer y cuándo hacerlo, sin necesidad de un director visible.
La combinación de la observación de la naturaleza con algoritmos modernos permite diseñar tecnologías que no solo imiten la vida, sino que cooperen como ella. Este enfoque, conocido como biomimética, está revolucionando campos que van desde la robótica hasta la medicina.