¿Por qué los animales no siempre van en dirección directa hacia su objetivo? Una pregunta que quitaba el sueño a más de un científico podría ahora tener una explicación.
El zigzagueo de los animales -ya sea una lagartija, una cucaracha o un pez- es una buena estrategia. Así lo determinó un estudio encabezado por ingenieros de la Universidad Johns Hopkins, de Baltimore (Estados Unidos).
Los investigadores encontraron que moverse de esa manera, al caminar, volar o nadar, en realidad ayuda a incrementar la estabilidad y la capacidad de maniobra del animal y no se trata de un desperdicio, como solía pensarse.
No sólo eso, sino que combinar ambas cosas es algo que "a menudo los textos de ingeniería describen como imposible", señaló esa universidad estadounidense en un comunicado.
"Algo que le enseñan a uno en las clases de ingeniería es que no se puede tener, al mismo tiempo, estabilidad y maniobrabilidad", explicó el supervisor de la investigación, Noah Cowan, quien se desempeña como profesor de Ingeniería Mecánica de la Universidad Johns Hopkins.
"Algo que le enseñan a uno en las clases de ingeniería es que no se puede tener, al mismo tiempo, estabilidad y maniobrabilidad"
Profesor Noah Cowan, supervisor de la investigación
"Los hermanos Wright pronto se dieron cuenta de esto cuando construyeron sus primeros aeroplanos –agregó–. Para obtener la capacidad de maniobra que necesitaban para el vuelo hicieron que sus aviones fueran un poco inestables".
Cowan dijo que este descubrimiento "podría ayudar a los ingenieros a simplificar y mejorar" los diseños y sistemas de control para pequeños robots que vuelan, nadan o se mueven con piernas mecánicas.
La investigación fue publicada esta semana en la revista Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS), la publicación oficial semanal de la Academia Nacional de Ciencias de Estados Unidos.
El movimiento del pez cuchillo de cristal
Para realizar el estudio, los investigadores filmaron en cámara lenta los movimientos de un pez cuchillo de cristal.
El sternopygidae mide unos diez centímetros de largo. Vive en ríos y lagos de Sudamérica, y suele ocultarse en tubos u otros refugios para evitar a depredadores.
Los expertos querían determinar cómo el pez cuchillo de cristal usa las aletas para permanecer en esos tubos cuando existe un sostenido flujo de agua en la pecera.
"Lo que es obvio de inmediato en los videos en cámara lenta, es que el pez mueve constantemente sus aletas para producir fuerzas opuestas", dijo Eric Fortune, coautor de la investigación y profesor de ciencias biológicas del Instituto de Tecnología de Nueva Jersey.
"El mecanismo más bien contradice el sentido común, como dos hélices propulsoras que empujan una contra la otra", agregó, citado por el sitio web de la Universidad Johns Hopkins.
"Los animales, a menudo, son mucho más inteligentes en su funcionamiento mecánico", dice el supervisor del estudio.
De acuerdo al estudio, las fuerzas mutuamente opuestas que ayudan a que el pez cuchillo de cristal sea estable y tenga capacidad de maniobra también pueden encontrarse en colibríes y abejas.
El equipo desarrolló un modelo matemático que determinó que ese mecanismo permite que el animal mejore al mismo tiempo la maniobrabilidad y la estabilidad, y luego lo probaron en un robot que imitaba el movimiento del pez.
Este robot fue desarrollado en el laboratorio de Malcolm MacIver, coautor del estudio y profesor asociado de ingeniería mecánica y biomédica en la Universidad Northwestern (en Illinois, Estados Unidos). "Estamos lejos de copiar de copiar la agilidad de los animales con los robots más avanzados", aseguró MacIver.
"Una conclusión interesante de este trabajo –agregó– es que es posible que estemos dejando de hacer máquinas más ágiles porque suponemos que es un desperdicio o que es inútil tener fuerzas en direcciones distintas a la que estamos tratando de alcanzar. Resulta que es clave para una mayor agilidad y estabilidad".
"Mucho más inteligentes"
"El mecanismo más bien contradice el sentido común, como dos hélices propulsoras que empujan una contra la otra"
Profesor Eric Fortune, coautor de la investigación
Si un animal o un vehículo es estable, explican los investigadores, resiste los cambios de dirección. Pero si es inestable, cuenta con la capacidad para cambiar rápidamente de dirección.
Los ingenieros solían presumir que un sistema no podía contar con ambas propiedades.
Sin embargo, algunos animales podrían ser la excepción.
"Los animales, a menudo, son mucho más inteligentes en su funcionamiento mecánico", aseguró Cowan.
"Con el uso de un poquito de energía adicional controlan las fuerzas opuestas que crean durante esos breves cambios de dirección y eso aumenta tanto su estabilidad como su maniobrabilidad cuando nadan, corren o vuelan", añadió.