Predicción de movimiento con el sistema de computación híbrido de medusas. Crédito: Dai Owaki
A diferencia de los peces, las medusas carecen de huesos y poseen una única red nerviosa rudimentaria, pero pueden viajar distancias considerables con un gasto de energía mínimo. El deslizamiento aparentemente sin esfuerzo de una medusa a través del agua es gracias a un anillo de músculo dentro de su abdomenal vientre, lo que crea un jet simple que lo impulsa hacia adelante. Los científicos se refieren a esta capacidad intrínseca como “inteligencia encarnada”, lo que sugiere que la estructura física del organismo juega un papel en la resolución de problemas.
Cuando se aprovechó, esta locomoción proporciona un medio eficiente para monitorear los arrecifes de coral, rastrear los derrames de aceite y observar las tendencias climáticas. “Jellyfish Cyborgs” requiere una potencia y operación mínima sin motores, lo que limita el impacto ambiental asociado con los métodos actuales para estudiar la vasta extensión del océano.
En un nuevo estudio, un equipo de investigación, dirigido por Dai Owaki, profesor asociado en el Departamento de Robótica de la Escuela de Ingeniería de Graduados de la Universidad de Tohoku, moduló con éxito el comportamiento de natación de medusas utilizando pulsos eléctricos suaves. Además, utilizaron un modelo de inteligencia artificial (IA) ligera para predecir la velocidad de natación de cada medusa.
Los hallazgos, que se publicaron en la revista Nature Communications, ilustran el potencial de colaboración entre los animales marinos de cuerpo suave y los sistemas electrónicos básicos en entornos acuáticos, todo mientras preservan el estilo de natación natural de los animales.
“Nuestro equipo de investigación planteó dos preguntas interconectadas”, dice Owaki. “Primero, ¿podemos identificar un patrón de pulso que acepta las medusas, lo que permite nadar a velocidades predeterminadas sin estrés indebido? Segundo, una vez que la medusa responde a estas señales, podemos desarrollar una herramienta de IA compacta capaz de predecir su movimiento en cualquier dirección? Al abordar estas investigaciones, podemos allanar el camino de las pruebas oceánicas de AI bajas en la energía ambiental”.
Demostración de patrones flotantes estimulados. Crédito: Nature Communications (2025). Doi: 10.1038/s41467-025-59889-7
El equipo de Owaki también incluyó a Max Austin, profesor asistente, y Kohei Nakajima, profesor asociado, tanto del Departamento de Metroinformática de la Escuela de Graduados de Ciencias y Tecnología de la Información, la Universidad de Tokio, así como Shuhei Ikeda y Kazuya Okuizumi de Kamo Aquarium en Tsuruoka City, Yamagata.
El equipo colocó electrodos en miniatura en el anillo muscular de las medusas y entregó pulsos eléctricos breves cada 1.5 a 2 segundos. Cada evento de natación se grabó usando una cámara con dos espejos, y la trayectoria tridimensional completa se reconstruyó en una computadora portátil.
El tiempo de pulso más efectivo alineado con el ritmo natural de las medusas, lo que resulta en una mayor velocidad de natación. Luego, estos datos se ingresaron en un modelo de IA híbrido liviano de “depósito físico” que incorpora el cuerpo de la medusa como un componente integral del sistema computacional. El modelo demostró una precisión suficiente para predecir las velocidades futuras en todas las direcciones transversales.
“Nos intrigamos descubrir que las señales de control más efectivas no eran los pulsos rápidos, sino aquellas que reflejaban el ritmo natural de las medusas”, agrega Owaki. “Los intentos de usar pulsos más fuertes o más rápidos condujeron a una disminución de la eficiencia de natación y un movimiento errático, subrayando la importancia de alinearse con los ritmos de la naturaleza, en lugar de oponerse a ellos”.
Sistema de captura de movimiento de natación tridimensional en el tanque de agua. Crédito: Dai Owaki; De Nature Communications (2025). Doi: 10.1038/s41467-025-59889-7
La idea de un organismo vivo que actúa como un dispositivo computacional puede parecer ciencia ficción, pero tiene el potencial de revolucionar múltiples campos. En robótica, los organismos de cuerpo blando podrían inspirar innovaciones en diseños que cuentan con propiedades de autocuración y flexibles. En la investigación climática, las flotas de medusas cyborg podrían navegar por los océanos durante períodos prolongados, temperatura de mapeo, salinidad y contaminación plástica sin la necesidad de baterías. Por lo tanto, este estudio conecta la ciencia y la ingeniería marina a través del desarrollo de un nadador cyborg único y suave.
Las medusas fueron elegidas para esta investigación debido a su notable eficiencia de natación entre los animales marinos, lo que los convierte en un modelo ideal para explorar la sinergia entre los sistemas biológicos y el hardware simple. Observar a estas elegantes criaturas se deslizó a través del agua inspiró al equipo de investigación a desarrollar tecnología que armoniza, en lugar de interrumpir, ecosistemas vivos.
Más información: Dai Owaki et al, aprovechando la inteligencia natural encarnada para los cyborgs de medusas espontáneas, las comunicaciones de la naturaleza (2025). Doi: 10.1038/s41467-025-59889-7
Proporcionado por la Universidad de Tohoku
Cita: Explorando los mares con cyborgs de medusas autopotencias (2025, 26 de mayo) recuperado el 26 de mayo de 2025 de https://techxplore.com/news/2025-05-exploring-seas-powered-jellyfishforgs.html
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