LIDAR: SENSORES DE DISTANCIA BASADOS EN LUZ Y LÁSER

Para los robots, poder comprender o navegar en su entorno a menudo es fundamental para funcionar correctamente. Si bien hay muchos sensores que permiten a los robots vislumbrar su entorno, una categoría de sensores que está ganando popularidad rápidamente es la medición de distancia / detección de objetos basada en láser y luz (LiDAR). En este artículo, repasaremos las diferentes características, los diversos tipos de sensores, sus casos de uso típicos y algunos de los productos que ofrecemos actualmente con estas características.

Guiado de misiles

El Sistema de Guía es un componente electrónico que proporciona datos al Sistema de Control del misil, para que éste a su vez lo maniobre para interceptar al objetivo (en general moviendo las aletas de guía del misil o variando el ángulo de su chorro de escape).

Cabeza de una bomba guiada israelí para ser cargada en un avión caza F-16.

Las órdenes electrónicas impuestas por el Sistema de Guía pueden ser generadas dentro del mismo misil, o recibirse de una fuente externa, aunque en general el Localizador o Buscador se encuentra en la cabeza del misil (por lo que recibe el nombre de Cabeza Buscadora.

Localización Pasiva

Cabeza buscadora de un sistema de guiado láser Paveway III de fabricación estadounidense.

Es la modalidad de localización más relativamente simple de implementar, pues depende esencialmente de emisiones proporcionadas por el mismo objetivo (emisiones de calor, radiomagnéticas, radar, luz o sonido).

Tras su lanzamiento, los misiles de Localización Pasiva son completamente autónomos, por lo que son conocido como “dispara y olvida” (“Fire-and-Forget”).

Una de las principales desventajas de la Localización Pasiva es su dependencia en un objetivo “cooperativo” que continúe emitiendo continuamente la energía requerida por la cabeza buscadora, por lo cual los diseños de aeronaves y vehículos modernos favorecen el enmascaramiento de sus señales calóricas.

Misiles de Localización Pasiva por Infrarrojos

La mayoría de los Buscadores con Localización Pasiva son del tipo infrarrojo (IR), que reaccionan a los objetos que irradian calor. Estos dispositivos contienen un material sensitivo a la temperatura (radiación infrarroja) producida principalmente por el motor del objetivo. El detector es a menudo enfriado criogénicamente para eliminar la temperatura intrínseca del propio misil y permitir mayor sensibilidad a la energía Infrarroja procedente de una fuente externa. Esta modalidad es muy utilizada en misiles contra aviones, ya sea aire-aire o tierra-aire, por la gran temperatura que estos emiten, ya sea por sus motores a reacción o por el roce del aire a gran velocidad.

La distancia a la cual es efectivo un Buscador Infrarrojo para detectar un objetivo depende de la intensidad de la radiación Infrarroja emitida por el objetivo en la dirección del sensor, así como la sensibilidad del Buscador en sí. Llegando a su máximo valor en los ataques desde atrás. En los misiles más costosos de guía infrarroja se llega a unos 10 o 15 kilómetros de alcance, aunque en los modelos más simples no alcanzan a los 6.000 metros.

En el caso de los misiles contra aviones, si un Buscador Infrarrojo es tan sensible que puede adquirir al objetivo desde cualquier ángulo de aspecto (posición con respecto a un eje determinado), se dice que se trata de un Misil Buscador de Todo Aspecto; de lo contrario se tratará de un Misil Buscador de Aspecto Posterior. Esto es de importancia táctica en el combate aéreo, pues permite a un avión armado con misiles de Todo Aspecto interceptar a un blanco de frente, mientras que un avión provisto de misiles de Aspecto Posterior deberá antes maniobrar su máquina para ponerse por detrás de la cola de su objetivo para apuntar desde un ángulo que favorezca las limitaciones de detección del buscador de su misil.

Por se más pequeños, este tipo de misiles son muy maniobrables, muy adecuados para la intercepción de objetivos aéreos cercanos. Los misiles aire-tierra de guía infrarroja, en tanto, pueden emplearse de noche con efectividad.

Como desventaja a los misiles pasivos de guía infrarroja se da el caso que este tipo de energía calórica es rápidamente absorbida y disipada por el vapor de agua, haciendo a casi todas las cabezas buscadoras de calor relativamente inefectivas bajo condiciones de nubes o lluvia. La discriminación entre el objetivo y las radiaciones del ambiente, como las generadas por el sol, los reflejos sobre el agua, la nieve, las nubes y el terreno caluroso como los desiertos, pueden ser un problema para las Cabezas Buscadoras de Infrarrojos. Estos inconvenientes en los misiles han favorecido en distintos vehículos militares, sobre todo aeronaves, la implementación de señuelos de infrarrojos (bengalas de magnesio) con el fin de confundir misiles de guía calórica.

Ejemplos muy usados de este tipo de misiles guiados por emisiones calóricas son el aire-aire de todo aspecto AIM-9 Sidewinder y Vympel R-73, los tierra-aire lanzados desde el hombro FIM-92 Stinger y SA-7 Grail, y los aire-aire de aspecto trasero Molniya R-60, y Magic.

Misiles de localización Pasiva por TV

En este caso, la Cabeza Buscadora recibe una imagen de televisión o termal (Infrarroja) del terreno y luego separa el objetivo del fondo de la imagen empleando filtros ópticos que limitan determinadas capas del espectro electromagnético. Las características del objetivo y la superficie base (contraste de luminiscencia o contraste de calor de objetivo) determinan la fiabilidad del guiado. Los misiles por localización de televisión son principalmente usados de día condiciones de buena visibilidad, en empleo antiaéreo de corto alcance o en forma de misiles aire-tierra relativamente sencillos.

Misiles de Localización Pasiva por ondas electromagnéticas

Estos misiles están diseñados para destruir fuentes de emisión electromagnéticas, principalmente radares de defensa, centros de control y estaciones de radio y TV. Su Cabeza Buscadora detecta las emisiones de ondas de radar o radio y envía órdenes al Sistema de Guía para que el misil vuele directamente hacia ellas hasta hacer impacto. En general estos misiles se utilizan en condiciones de "duelo", pues en caso de atacar radares de tiro antiaéreo, tanto el avión lanzador como el objetivo pueden alcanzarse mutuamente. Por ello en la actualidad se emplean en ambientes de "guerra electrónica", con amplio uso de contramedidas electrónicas (ECM).

Los modelos iniciales eran de baja velocidad y dependían de que el blanco continuara emitiendo durante toda su trayectoria. Los ejemplares más modernos disponen hoy de una sistema de guía inercial que almacena la localización de la fuente de emisión en caso de que los operadores de la misma adviertan el peligro y dejen de emitir, e impulsores de gran velocidad.

Ejemplos de estos misiles son los antirradares Texas Instruments AGM-45 Shrike, Raytheon AGM-88 HARM (norteamericanos), y Zvezda Kh-25P y Kh-31P (rusos).

Localización Semi-Activa

Misil guiado hacia tanque, en unas pruebas en Estados Unidos.

En el caso de la Localización Semi-Activa, el objetivo es iluminado por el lanzador o por un tercer elemento (generalmente por Radar o láser), y el sistema de localización instalado dentro del misil se dirige hacia la energía de iluminación reflejada por el objetivo.

Este tipo de misiles con Localizadores Semi-Activos pueden incluir un receptor trasero para recibir la información de vuelo proveniente de la plataforma iluminadora, ya que requieren que una fuente de emisión externa al misil (por ejemplo, el Radar de la plataforma de lanzamiento) ilumine al objetivo.

En caso de que se pierda el contacto con el reflejo de la iluminación del objetivo (ya sea de ondas de radar o luz láser), el misil no podrá guiarse hasta su blanco, entrando en una trayectoria balística. Muchas veces cuando esto sucede se activa una carga pirotécnica para su autodestrucción.

Localización Semi-Activa por Radar

Para la Localización Semi-Activa, el misil usa una Cabeza Receptora de Radar (ondas electromagnéticas) sintonizada a la misma frecuencia que el Radar de Iluminación. Estos son los misiles aire-aire y tierra-aire de todo tiempo y todo aspecto más utilizados.

La habilidad del misil para seguir su objetivo está determinada por la capacidad de la emisión de radio, el reflejo de las ondas del objetivo, y la sensibilidad del la Cabeza Buscadora de Radar. Como este caso incluye reflejo de radiaciones, la intensidad del mismo depende del poder de la fuente emisora propia y las cualidades del objetivo para reflejar tales ondas de radio. Esta cualidad depende significativamente del ángulo de aspecto del objetivo. Además del ángulo de aspecto, la reflexión de ondas de radio depende del tamaño, la forma y los detalles de constructivos del objetivo.

Si bien la Localización Semi-Activa permite la adquisición de objetivos "no cooperativos" y es muy efectiva para lograr impactos distancias mayores que las posibles por los misiles pasivos de guía infrarroja, uno de sus principales problemas es su elevada complejidad, que resulta en baja rentabilidad. Esencialmente, esta técnica requiere de dos sistemas de adquisición (receptores) separados e independientes para ser exitosa (uno en la cabeza buscadora de radar del misil y otro en el radar de tiro de la Plataforma de Guía). Esto también los hace propensos a ser afectados por las contramedidas electrónicas que pudiera emplear el blanco para confundirlo.

Otra muy seria desventaja es que requiere la iluminación del objetivo por parte de la plataforma de guía durante todo la trayectoria de vuelo del misil. Esta necesidad hace a la plataforma de guía muy vulnerable a los misiles de localización Pasiva antirradar (ver arriba), y en caso de que la plataforma de guía sea un avión, el mismo suele verse muy restringido en su movimiento mientras realiza el disparo hacia su objetivo.

Este tipo de Localización se emplea generalmente en misiles de intercepción de blancos aéreos a grandes distancias (superiores de los 5 o 10 kilómetros en adelante).

Localización Semi-Activa por Láser

Los misiles provistos de esta modalidad de localización se emplean en conjunto con un Designador Lasérico. Este designador se localiza en la misma plataforma de lanzamiento o independiente de la misma, y es usado para iluminar con láser al objetivo. La cabeza buscadora láser del misil detecta en vuelo al láser reflejado por el objetivo y se dirige a él hasta lograr el impacto. Este sistema de localización es similar al empleado también en proyectiles y municiones no propulsadas (bombas guiadas por láser), pudiéndose usar bajo condiciones alta nubosidad u oscuridad total.

En general este tipo de misiles se usan como misiles tácticos para el ataque a blancos rentables en tierra y mar, ya sea lanzándolos desde aeronaves de combate o desde tierra. En el caso de los misiles semi-activos guiados por láser disparados desde aeronaves, el designador lasérico se transporta integrado en el avión o helicóptero o puede agregarse como forma de un "pod" o barquilla, junto con cámaras infrarrojas. Su alcance máximo suele estar dado en el rango de los 10 o 15 kilómetros, lo que permite hacer fuego fuera del alcance de los misiles pasivos (de corto alcance) del enemigo.

Los lanzadores terrestres de misiles guiados por láser suelen tener integrado su designador lasérico, pero en algunos casos también pueden emplearse Designadores Laséricos independientes. De esta forma, tropas adelantadas pueden apuntar con láser a objetivos en primera línea y designar objetivos para ser atacados por misiles guiados por láser lanzados desde aeronaves o desde lanzadores terrestres más alejados.

Ejemplos comunes de estos misiles son los misiles antitanques AGM-114 Hellfire y AT-6 Spiral, y el misil aire-tierra Zvezda Kh-29L desde aviones. Localización Activa

En esta modalidad, el misil ilumina y localiza a su objetivo por sí mismo, generalmente empleando un pequeño transmisor/receptor de radar localizado en la parte frontal.

Si bien la Localización Activa requiere de un misil más complejo, pesado y costoso, su sistema de guía no es tan vulnerable a las contramedidas electrónicas, y el sistema en general es menos complejo que el sistema Semi-Activo, y por ello más rentable. También ofrece a la plataforma de lanzamiento capacidad de “Disparar y Olvidar”, de la misma forma que los sistemas Pasivos.

Una desventaja, sin embargo, es el hecho de tener distancias de detección y seguimiento de objetivos menores, debido a que la distancia de adquisición de objetivos es proporcional al área de la antena iluminadora, y el tamaño del emisor/receptor de radar que se pueden instalar en un misil es necesariamente pequeño. Es por ello que la localización Semi-Activa explicada anteriormente es posible a distancias considerablemente mayores que la localización Activa.

Localización Combinada

Muchos misiles, en especial los de mayor alcance, utilizan guías combinadas: Guía Inercial corregida por radar (semi-activa) al comienzo de su trayectoria, y Localización Pasiva de infrarrojos en la parte terminal del vuelo.

En el Sistema de Guía Inercial la computadora de la plataforma de lanzamiento calcula las coordenadas, trayectoria y velocidad relativa del objetivo utilizando la información del sistema de control del misil, y lo dirige hasta un punto desde donde se iniciará la intercepción al blanco. Durante el vuelo del misil, el punto de intercepción de un blanco en movimiento puede variar significativamente, por esta razón la corrección por Radar complementa a la guía inercial. Esta modalidad aumenta la precisión con la cual el misil alcanza el área del objetivo. Cuando el objetivo está próximo al punto de intercepción, el sistema cambia a modo Localización, ya sea Activa, Pasiva o ambas.

Misiles Antiaéreos - Métodos de Guía

Una vez explicadas las distintas relaciones del sistema de Localización, podemos dividir los misiles de acuerdo al Método de Guía empleado. Estos controlan de diversa manera la trayectoria de vuelo del misil.

El Sistema de Guía del misil calcula permanentemente por sí mismo (o con la ayuda de instalaciones terrestres) las posiciones relativas del misil y del objetivo, y provee los comandos a la superficies de control (aletas). La guía para los misiles Tierra-Aire puede ser clasificada como una de las siguientes: Guía de Comando, de Guía de Escalamiento de Haz, de Localización (activa, Semi-Activa y pasiva, y Guía Combinada.

Guía de Comando

La Guía de comando puede ser comparada con el clásico control remoto. Durante el vuelo del misil Tierra-Aire las posiciones del mismo y del objetivo son monitoreadas desde tierra o por el equipo a bordo del misil.

En el primer caso, si un misil Tierra-Aire es guiado por instalaciones de tierra. Estas son responsables de detectar el objetivo, midiendo sus coordenadas y las del misil. Luego de procesar las coordenadas, el puesto de control forma instrucciones de guía codificadas y las transmite al misil por un enlace radial de datos, que es susceptible a ser interferido. Luego de ser decodificados por el equipamiento a bordo del misil, los comandos son enviados al piloto automático. Este tipo de Guía de Comando es empleado normalmente en los sistemas de misil Tierra-Aire de corto y mediano alcance como el Tor M1 ruso (SA-15), o el Osa (SA-8 “Gecko”), debido a que la precisión disminuye a medida que aumenta la distancia .

Si el misil Tierra-Aire puede hacer el seguimiento del objetivo por sí mismo, mide y procesa los parámetros del movimiento del objetivo y los envía al Puesto de Control por medio de un enlace de datos por radio. Las coordenadas del misil Tierra-Aire son medidas por un Radar de seguimiento en tierra. Nuevamente, luego de comparar las coordenadas del misil Tierra-Aire con las del objetivo, el Puesto de Control envía los comandos de guía al misil. En sistemas de este tipo la precisión de guía no depende de la distancia. Sin embargo, el equipamiento de a bordo es más sofisticado. Los sistemas de gran alcance, como el S-300PMU (SA-10B “Grumble”), usualmente emplean este tipo de Guía de Comando.

Guía de Escalamiento de Haz

La Guía de Escalamiento de Haz es parecida a la Guía de Comando en lo referente a la línea de detección entre el objetivo y el Radar de seguimiento, excepto que el sistema de guía del misil está diseñado para buscar y seguir el centro de un haz de ondas de guía automáticamente, sin ninguna instrucción específica de corrección desde la plata-forma lanzadora. El Haz de Guía es provisto por un Radar de Seguimiento de Objetivo basado en tierra, que “ilumina” la dirección del vuelo del objetivo. Al igual los sistemas de Guía de Comando, los sistemas de misiles antiaéreos por Escalamiento de Haz no están limitados a las horas de luz o a las condiciones de buen tiempo.

Uno de los problemas de los sistemas de Escalamiento de Haz, así como los de Comando, es que el misil Tierra-Aire debe tener gran maniobrabilidad para interceptar un objetivo evasivo. A medida de que se aproximan a un objetivo, los misiles de escalamiento de haz generalmente deben ajustar sus giros para continuar el ritmo de ascensión contra el objetivo. A altas velocidades, estos giros pueden exceder la capacidad del misil. La utilización de dos Radares, uno para el seguimiento del objetivo, y un segundo para el seguimiento del misil y la emisión de Haz de Guía, puede redu-cir este problema proveyendo una trayectoria de guía más eficiente. La Guía de Escalamiento de Haz es usualmente más precisa y de reacción más rápida que los sistemas de Guía de Comando.

Sin embargo, tiene generalmente menor alcance que los otros sistemas.

Localización

El tipo de guía más efectiva contra objetivos evasivos es la Localización, cuando el Sistema de Guía Misilística obtiene información del objetivo y produce los comandos de control por sí mismo. Además, el Puesto de Control no guía al Misil Antiaéreo.

Para la Localización Activa, el Misil Antiaéreo ilumina el objetivo por sí mismo, y recibe las señales reflejadas por el objetivo. En caso de la localización Semi-Activa, el origen de la iluminación (Radar de Seguimiento) está localizado en el Puesto de Control, y el Misil Antiaéreo también obtiene señales reflejadas por el objetivo. Los sistemas de Localización Pasiva están implementados en el Sistema de misilístico antiaéreo Strela-10 (SA-13 “Gopher”).

En general, los sistemas de localización operan de la siguiente manera: mientras que el misil Tierra-Aire descansa en el lanzador, su Buscador acerroja el objetivo, estimando el error de seguimiento y produce los comandos de control independientemente desde tierra. Luego se dispara el misil, que sigue todos estos datos, y busca su objetivo.

Guía Combinada

El Sistema misilístico Antiaéreo Kub (SA-6A “Gainful”) es un ejemplo de un sistema con guía combinada. Este sistema misilístico emplea Guía de Comando por radio en la parte inicial de la trayectoria del misil, y Localización cuando éste se acerca al objetivo. Este método permite gran precisión a gran distancia.

Guía de misiles balisticos

Los primeros misiles balisticos con el A-4 tenía un sistema de guiado por giroscopío. Los modernos misiles baliscicos intercontinetales ICBM disponen de un sistema de guiado estelar.

Control realimentado de la inhibición presináptica

Nuestros movimientos voluntarios serían como los de esta esculturacinética de Peter Jansen si no existiera la inhibición presináptica en la médula espinal. Actúa como un filtro que reduce la realimentación sensorial de los músculos, responsable de los movimientos reflejos (involuntarios), permitiendo movimientos suaves sin oscilaciones
no deseadas.
 

La clave son las interneuronas que liberan el neurotransmisor inhibidor GABA sobre el axón de las neuronas sensoriales que conectan la médula espinal con las neuronas motoras de los músculos. En ratones, la eliminación de estas interneuronas provoca grandes oscilaciones en sus extremidades durante sus movimientos voluntarios (dirigidos hacia un objetivo). Sin embargo, en reposo o cuando el ratón realiza movimientos automáticos (caminar sin un objetivo bien definido) no se producen estas oscilaciones. Así lo indica el trabajo de Thomas Jessell (Univ. de Columbia, Nueva York) y varios colegas que ha llegado a la portada de Nature.

Nos lo cuenta Stephen H. Scott, Frédéric Crevecoeur, “Neuroscience: Feedback throttled down for smooth moves,” Nature 509: 38-39, 01 May 2014; el artículo técnico es Andrew J. P. Fink et al., “Presynaptic inhibition of spinal sensory feedback ensures smooth movement,” Nature 509: 43–48, 01 May 2014.

Las señales sensoriales responsables de los movimientos reflejos de nuestros miembros deben ser anuladas cuando nos movemos de forma voluntaria. Jessell y sus colegas han estudiado la realimentación entre las neuronas aferentes (o sensoriales) que transportan los impulsos nerviosos desde los músculos hasta la médula espinal y las neuronas eferentes (o motoras) que llevan las señales motoras desde la médula espinal a los músculos. Este sistema es el responsable de los reflejos (osteotendinosos) que el médico examina golpeando de forma brusca un tendón muscular de la rodilla con un martillo de reflejo, lo que provoca la contracción del músculo y el movimiento inconsciente de la pierna.

El control realimentado de la inhibición presináptica se basa en unas neuronas intermediarias, llamadas interneuronas GABAérgicas, que forman conexiones con el axón de las neuronas motoras antes de la parte final del axón donde se produce la sinapsis. La regulación de la inhibición presináptica está medida por la enzima glutamato descarboxilasa (GAD), que cataliza la descarboxilación del glutamato produciendo GABA (ácido gamma-aminobutírico), el principal neurotransmisor inhibidor. Las interneuronas liberan GABA en el axón de una neurona sensorial (o aferente) que inhibe su sinapsis en una neurona motora.

La inhibición presináptica de las señales sensoriales (vía las neuronas aferentes) está correlacionada con las acciones motoras voluntarias. Jessell y sus colegas la han estudiado en ratones utilizando la técnica de fotoactivación de neuronas. Han marcado un subgrupo de interneuronas GABAérgicas de la médula espinal para que expresen una proteína fluorescente (GAD-YPF) que permite tanto observar su actividad como activarla mediante luz. Gracias a ello han desarrollado un modelo matemático del sistema de control realimentado responsable de controlar el ángulo de las articulaciones.

Para verificar sus conclusiones han aplicado una técnica de ablación para algunas interneuronas en ratones y han observado como sus movimientos voluntarios dejan de ser suaves, oscilando de forma dramática. Estas oscilaciones sólo ocurren cuando el animal se mueve hacia un objetivo determinado. Cuando se encuentra en reposo o caminando sin más, no se observan oscilaciones apreciables. Esto sugiera que el movimiento voluntario es el responsable de la regulación de la inhibición presináptica. Los detalles de este último proceso en el encéfalo (seguramente en el cerebelo) no se han estudiado en este nuevo trabajo.

Para mí, lo más curioso del nuevo trabajo es ver cómo las técnicas matemáticas usadas en ingeniería (en concreto, automática y control) están siendo incorporadas al trabajo de los neurocientíficos. Gracias a las técnicas genéticas y moleculares para el estudio de la actividad neuronal, que permiten modificarla de forma controlada o eliminar su acción. Quizás en un futuro estos descubrimientos acaben teniendo aplicaciones en ingeniería (robótica), cerrando el círculo.

Describen mecanismo de regulación de la respuesta de la planta a la luz

La fotosíntesis, el proceso a través del cual las células de las plantas y algas transforman sustancias inorgánicas en orgánicas a través del uso de energía luminosa, es un mecanismo que fue descripto en profundidad a partir del siglo XIX. Sin embargo, hasta ahora se desconocía que la fotosíntesis también sensa la luz para controlar al núcleo de la célula vegetal y regular cuántas proteínas distintas puede fabricar cada uno de sus genes, en respuesta a diferentes condiciones de luz/oscuridad.

Investigadores del CONICET (Argentina) demostraron, en un estudio publicado el jueves 10 de abril en la revista Science, que este sensor que manda la señal al núcleo es el cloroplasto, la organela encargada de la fotosíntesis. “Al ser iluminadas, las plantas cambian el splicing alternativo de diversos genes respecto de lo que ocurre en oscuridad”, comenta Alberto Kornblihtt, investigador superior del CONICET en el Instituto de Fisiología, Biología Molecular y Neurociencias (IFIBYNE, CONICET-UBA), profesor en la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales (FCEyN) de la UBA y director del estudio.

Frente a las variaciones en la intensidad de la luz, el cloroplasto envía una señal al núcleo de la célula, que modifica el splicing alternativo de un gen y desencadena una serie de respuestas en la planta.

El splicing alternativo es el mecanismo por el cual se pueden obtener distintas proteínas a partir de un mismo gen a través del corte y pegado selectivo de secciones del ARN mensajero, que es el “molde” de la información contenida dentro del gen.

El equipo descubrió que la señal generada por el cloroplasto afecta las proporciones de los tres ARN mensajeros (ARNm1, ARNm2 y ARNm3) obtenidos a partir del splicing alternativo de un gen en particular. Mientras que las formas 2 y 3 son retenidas en el núcleo, el ARNm1 pasa al citoplasma de la célula, donde es traducido a la proteína At-RS31.

Alberto Kornblihtt y Micaela Godoy Herz. (Foto: CONICET)

Justamente, la señal que envía el cloroplasto al núcleo aumenta la proporción del ARNm1 y por lo tanto de la proteína. Esta señal deja de enviarse durante grandes períodos de oscuridad o de baja intensidad lumínica, y como resultado las plantas sufren cambios importantes: son más pequeñas, amarillentas y en ellas la clorofila se degrada más rápidamente. “Es decir que son menos resistentes a condiciones adversas”, comenta Ezequiel Petrillo, quien hizo su tesis doctoral en el laboratorio de Kornblihtt, trabaja actualmente en el Instituto Max F. Perutz de la Universidad Médica de Viena, Austria, y es el primer autor del estudio.

Si bien los investigadores continúan estudiando sobre qué mecanismos celulares actúa At-RS31, sí se conoce que esta proteína es un factor de splicing, es decir que actúa y modifica el splicing alternativo de otros genes.

“Esta regulación es importante para la planta, ya que si se interrumpe este proceso tiene serias dificultades para crecer y desarrollarse bien; no en ciclos normales, sino en situaciones extremas ya sea de luz u oscuridad prolongadas”, analiza Kornblihtt.

Pero además durante el estudio los investigadores demostraron que la señal emitida por el cloroplasto puede viajar desde las hojas hasta las raíces, cuyas células no tienen esta organela, y modificar el splicing alternativo que ocurre en sus núcleos.

“La señal generada por el cloroplasto en respuesta a la luz en las hojas es capaz de comunicarle a los tejidos no fotosintéticos -como la raíz- la misma información, gatillando cambios similares en la expresión génica de estos tejidos distantes”, detalla Petrillo.

Kornblihtt explica que los cloroplastos eran originariamente bacterias fotosintéticas y que hace aproximadamente mil quinientos millones de años fueron incorporados a otras células ya existentes, con las cuales establecieron una relación simbiótica.

Hasta ahora se conocía que el cloroplasto provee a la célula la capacidad de hacer fotosíntesis; sin embargo la descripción de su rol como sensor de la intensidad de luz y su regulación del splicing alternativo de genes abre la puerta a investigaciones futuras.

“Ya no basta con saber qué genes están prendidos o apagados en células animales y vegetales”, enfatiza Kornblihtt, “en el caso de aquellos que están encendidos, hay que conocer qué variante de la proteína producen y en qué condiciones para poder determinar su rol”. (Fuente: CONICET/DICYT)

Aplicaciones de lectura rápida podrian limitar la comprensión del texto

A fin de facilitarle el acceso a textos a la gente que habitualmente tiene poco tiempo para leer, los desarrolladores de aplicaciones han creado programas que leen texto escrito y lo pronuncian en voz alta a una velocidad que puede llegar a ser más rápida de lo que la necesidad de respirar permitiría a un orador humano. No se discute la utilidad de esta clase de software para los casos en los que el usuario no puede emplear la vista para mirar un texto, ya sea debido a problemas visuales o simplemente porque esté haciendo un trabajo que requiere su atención visual. De igual modo que podemos escuchar la radio mientras hacemos ciertos tipos de labores, podemos escuchar la locución de un texto realizada por una de estas aplicaciones.

El problema puede venir cuando, pudiendo leer con los ojos, descartamos esta opción al considerar que perdemos tiempo moviendo los ojos por el texto y que nuestra asimilación de éste será más rápida por vía auditiva y leída por un software que hable a toda velocidad.

Una nueva investigación, realizada por Elizabeth Schotter, Randy Tran y Keith Rayner, de la Universidad de California en la ciudad estadounidense de San Diego, sugiere que los movimientos oculares que hacemos durante la lectura desempeñan en realidad un papel fundamental en nuestra habilidad de comprender lo que acabamos de leer.

Los resultados del estudio indican específicamente que los movimientos oculares son una parte crucial del proceso de lectura. Nuestra habilidad de controlar el ritmo y la secuencia de cómo absorbemos información del texto es importante para la comprensión de éste. Nuestros cerebros controlan cómo se mueven nuestros ojos a través del texto, asegurando que consigamos la información correcta en el momento adecuado.

Las aplicaciones de lectura hablada rápida podrían limitar la comprensión lectora del usuario. (Imagen: Amazings / NCYT / JMC)

Cuando leemos un texto, nuestros ojos retroceden a veces para releer porciones de él. Esto ocurre aproximadamente entre el 10 y el 15 por ciento del tiempo. Schotter, Tran y Rayner pusieron a prueba la hipótesis de que estos retrocesos podrían ser un componente fundamental de la comprensión lectora, obteniendo el ya citado resultado de que sí lo son.

Información adicional

Corea del sur desarrolla robots para vigilar sus fronteras

Un equipo de ingenieros de Corea del Sur han desarrollado recientemente un nuevo modelo robótico militar especialmente diseñado para la vigilancia de fronteras. Cada unidad cuesta 260.000 euros financiados a través del presupuesto de defensa, equipados por requerimiento del ejército con armas automáticas y lanzagranadas de 40 milímetros, para ser ubicados a lo largo de la tensa región fronteriza que divide la península de Corea.

Los robots integran un completo equipo de vigilancia, con sistemas de seguimiento, reconocimiento de voz, así como detectores de temperatura y movimiento. Todo ello para garantizar la máxima eficacia en la identificación de las posibles amenazas que puedan provenir del área fronteriza. Si tienen éxito en las pruebas iniciales, serán desplegados a lo largo de toda la zona desmilitarizada, aumentando así la fuerte presencia militar de Corea del Sur ya en el lugar.

Al localizar una amenaza, los robots alertarán a un centro de control donde un operador humano utilizará los detectores audiovisuales para tratar de identificar la naturaleza de la amenaza. Posteriormente el operador puede dar al robot la orden de ataque, desplegando de este modo todo su arsenal para mantener la seguridad del área concretada.

El régimen de Corea del Norte gobernado por Pyongyang, como retrata la prensa actual, se sienten muy orgullosos de su imagen militar y mantienen un ejército permanente de más de un millón de soldados, mientras que Corea del Sur posee una fuerza militar de apenas 655.000 soldados. Como tal, Corea del Sur planea poner en activo más robots en su arsenal en los próximos años, incluyendo los robots equipados con sofisticados sensores y armas que podrían reforzar su número de efectivos en el campo de batalla.

Antenas y bigotes mejorarían la robótica

En Berkeley Lab miran hacia la naturaleza, insectos o animales que poseen antenas o bigotes, podría dar recursos para mejorar la tecnología de los robots.

Científicos del Laboratorio de Berkeley afirman que los bigotes y las antenas que tienen los animales e insectos, son un gran recurso para estos seres, y que gracias a ello tienen distintas capacidades naturales que les confieren de habilidades superiores, por lo que propusieron replicarlo en sistemas robóticos para mejorar las destrezas de los sistemas autómatas.

Esta deducción fue hecha por científicos de este laboratorio estadounidense luego de haber revelado un estudio que involucraba el análisis de las capacidades sobresalientes de los animales e insectos, reparando en que muchas de las habilidades de estos seres se deben en gran medida a los elementos receptores en formas de antenas, bigotes o pelillos en sus cuerpos.

Ante tal teoría, los científicos se dieron a la tarea de diseñar sus propios bigotes electrónicos, es decir, una especie de filamentos para dedicarlos como sensores especiales para incrementar el rendimiento de los robots, específicamente en la parte de comunicaciones inalámbricas.

Y es que al observar en la naturaleza encontramos que muchos seres poseen bigotes, pelillos o antenas, órganos sensoriales naturales que les confieren capacidades especiales. Parecen de adorno, pero en su función biológica cumplen con diferentes acciones primordiales, por ejemplo, ayudan al animal o insecto a orientarse, relacionar estímulos sensitivos o reconocer objetos presentes en su entorno.

Composición de un filamento.

En el caso de los felinos, sus característicos bigotes que los realzan en su particular porte, no solo son atavíos, sino que son una herramienta fundamental para la percepción del entorno y, por tanto, para asegurar la eficacia y certeza de todos sus movimientos y desplazamientos, incluso sirven como estabilizadores junto con su cola, lo que en conjunto, los hace más ágiles.

De esta manera, los investigadores norteamericanos presentaron un reporte de prensa en su sitio de Internet donde anunciaron el desarrollo de una especie de micro-filamentos que emulan la actividad de los bigotes, antenas o pelillos de los seres vivos, pero integrados en sistemas robóticos.

Ali Javey, científico especializados
en Ciencia de los Materiales del
Berkeley Lab.

El documento menciona que dichos filamentos o como ellos llaman “e-whiskers” o bigotes electrónicos, están compuestos por Nanotubos de Carbono, y en el proyecto participaron académicos de la Universidad de California-Berkeley.

Además de los Nanotubos de Carbono, el equipo de investigadores utilizó nano-partículas de Plata y procedieron a diseñar filamentos ultra-delgados, para dar la apariencia de los bigotes de los gatos o los ratones.

En la imagen aparece la parte frontal de los filamentos y en el derecho el fondo de lo que parece ser la conformación microelectrónica de los bigotillos.

Los investigadores del Berkeley Lab comentaron que el proceso de fabricación de los bigotes electrónicos no es compleja y se pueden utilizar técnicas convencionales.

Según refieren sus diseñadores, los filamentos responden a la más mínima presión incluso desde 1 Pascal (unidad de medida para la presión ejercida sobre una superficie) lo que daría como resultado la reacción ante la caída de un billete sobre la mesa. Pero no solo conferir de sensibilidad a los robots es la misión de estos bigotes artificiales, sino que la idea es partir de esta nueva tecnología para añadir otras habilidades a los autómatas tales como la capacidad de percibir y con ello determinar el entorno donde se encuentran.

“Los bigotes son sensores táctiles parecidos a los bellitos utilizados por diversos animales e insectos para monitorear mediante el viento y navegar entre obstáculos dentro de espacios reducidos”, explicó Ali Javey, científico especializados en Ciencia de los Materiales del Berkeley Lab y profesor del área de Ingeniería Eléctrica y Ciencias de la Computación. “Nuestros bigotes electrónicos consisten en fibras elásticas de alta proporción recubiertas con películas conductivas de nanopartículas y nanotubos. En las pruebas, estos filamentos eran 10 veces más sensibles a la presión que otros dispositivos capacitivos o sensores resistivos de presión”, puntualizó el académico.

Los investigadores no solo observaron la sensibilidad de los filamentos, sino otro logro conseguido fue al cambiar la composición de las nanopartículas y los nanotubos, momento en que observaron el mínimo cambio en la resistencia de los bigotillos de apenas el 10% y cuando se le aplicaba mayor resistencia de elasticidad su composición era alterada apenas 2.4%.

Pelillos electrónicos colocados en un objeto tridimensional.

“Para controlar el cambio de resistencia, el arreglo de bigotes fue conectado a una computadora para pruebas. El rango variable vigilado fue la resistencia en el orden de 100x, y la sensibilidad en el orden de 26x”, comentó por su parte Kuniharu Takei, asistente académico del Departamento de Física y Electrónica de la Universidad de la Prefectura de Osaka, Japón, y responsable de la redacción del artículo científico.

El compuesto de los bigotes electrónicos determina la reacción ante diferentes factores. Por ejemplo, en el caso de los Nanotubos de Carbono, estos forman una matriz conductiva, mientras que las nanopartículas de Plata incrementan la conductividad de las fibras, dando como resultado altas propiedades mecánicas de sensibilidad y flexibilidad para responder ante el mínimo de las presiones (1 Pa).

Estos bigotes son elaborados utilizando una superficie conductora y una pintura que posee los compuestos, la cual posteriormente sirve de recubrimiento posterior a dejarse curar por algunas horas.

Los científicos reconocieron que en algunos momentos de la fase de desarrollo, fue necesario aplicar algunas técnicas exclusivas para el diseño de Sistemas Micro-Electromecánicos (MEMS) a fin de lograr la reducción y el emparejamiento de las nanopartículas a través de procesos industriales de manufactura electrónica.

Los ingenieros reconocen que los filamentos pueden ser acondicionados como cabello artificial para robots, y en un corto o mediano plazo, estiman incluir otras tecnologías que puedan ser integradas a los sistemas robóticos para conferirles mayores capacidades como la facultad de “sentir” o reaccionar ante impulsos externos de manera autónoma.

Crean el piloto automático de drone más ligero del mundo

Investigadores holandeses han diseñado un sistema electrónico de control miniaturizado para quadrotors y helicópteros (autopilot). Con sus 1.9 gramos es, según los ingenieros, es el más ligero del mundo. Su objetivo es liberar peso todo lo posible para que este tipo de robots voladores puedan transportar la mayor carga útil posible.

En el siguiente vídeo se ve al sistema de control en acción. Evidentemente un sistema tan pequeño y sencillo no es capaz de procesar detección de obstáculos ni nada complejo, solamente mantenerse en vuelo de manera estable, que ya es bastante:

El controlador, llamado autopilot Lisa/S, tendrá esquemas y firmware libres (ver aquí). Incorpora como procesador un ARM Cortex M3 a 72MHz y como sensores de estabilización un giróscopo/acelerómetro de 3 ejes y un magnetómetro de 3 ejes, así como un GPS de uBlox.

software inteligente que evita accidentes de tráfico

El programa, incorporado al vehículo, estudia el estilo de cada conductor y avisa cuando el comportamiento se sale de lo normal.

Varios equipos de científicos de seis países europeos, entre ellos un grupo de científicos españoles, están desarrollando un sistema de inteligencia artificial capaz de analizar la forma de conducir de cada conductor y avisar antes de que se produzca una situación de peligro. El grupo de investigación de la Universidad de Granada se ha encargado de desarrollar el sistema de visión artificial integrado en un solo chip electrónico, que también podrá ser aplicado a otros campos.

Un grupo de investigadores del Departamento de Arquitectura y Tecnología de Computadores de la Universidad de Granada, dirigidos por el profesor Eduardo Ros Vidal, ha estado trabajando en un proyecto multidisciplinar que incluye a científicos de Alemania, Dinamarca , Lituania, Bélgica e Italia. La iniciativa está financiada con fondos de la Unión Europea.

Este proyecto, llamado DRIVSCO, consiste en un sistema de inteligencia artificial capaz de analizar la manera de un humano de controlar una máquina, para después ser capaz de supervisar el proceso y avisar de las anomalías. Esto tiene mucho sentido si tenemos en cuenta que en la mayoría de situaciones el error suele ser humano. El sistema permite alertar al humano ante la posibilidad de cometer un error en su proceso de control sobre la máquina.

Inteligencia artificial aplicada a la conducción

Este dispositivo puede tener muchas aplicaciones, pero en este caso el sistema se está aplicando a la conducción de automóviles. Si tenemos en cuenta las víctimas mortales que se registran en esta interacción hombre-máquina, la elección está más que justificada. Sin embargo el profesor Ros señala que con este proyecto “no se pretende desarrollar sistemas que conduzcan automáticamente, sino de sistemas avanzados de ayuda a la conducción”.

Una gran cantidad de accidentes de tráfico se producen por la noche, y eso que la densidad de tráfico se reduce de manera drástica. Todos sabemos que es debido entre otras cosas a la disminución de la visibilidad, al cansancio y a la somnolencia, o al consumo de alcohol. Estos factores provocan distracciones, exceso de velocidad o conducción inadecuada, y terminan provocando accidentes.

Aprende las peculiaridades de cada conductor

DRIVSCO es capaz de aprender la manera de conducir propia de cada conductor, y avisar antes de que se produzca una situación de peligro. Esto se consigue equipando el vehículo con un GPS de precisión, un sistema de visión artificial, y sistemas de captación de los diferentes mecanismos del coche (motor, aceleración, freno, volante, ...). Incluso se controla el movimiento de los ojos del conductor.

Con todo este equipamiento lo que se consigue es una gran cantidad de datos. Entonces el sistema debe 'aprender' qué forma adquieren esos datos en situaciones normales de la conducción. Para ello utiliza un software que implementa un sistema de inteligencia artificial adaptativa, capaz de reconocer los patrones 'normales' en la conducción. El sistema trabaja con suficiente precisión como para detectar y adaptarse a las peculiaridades de cada conductor individualmente.

Una vez que el sistema es capaz de recibir y procesar los datos, y es capaz de reconocer con detalle la manera de conducir particular de ese conductor, entonces está preparado para avisar de aquellas situaciones en las que el comportamiento del conductor, o del coche, se salen de la norma.

Avisa antes de que se produzca la situación de peligro

Es entonces cuando una alarma puede evitar el error de un conductor al avisarle de que hay un obstáculo en la carretera, o de que su forma de aproximarse a la curva no es adecuada, o simplemente que va demasiado deprisa. Incluso podría avisarle de que sus ojos reaccionan de manera anómala ante los eventos de la conducción, ya sea por somnolencia o por conducir bajo la influencia del alcohol.

Y todo eso antes de que ocurra nada. Sólo analizando los gestos que normalmente pasan desapercibidos para nosotros, pero que conforman lo que el software reconoce como 'nuestra forma de conducir'.

Un chip de visión artificial español

En el ámbito de sus investigaciones, el grupo de investigación de la Universidad de Granada se ha encargado de desarrollar un sistema de visión artificial integrado en un solo chip electrónico. Este chip es una parte fundamental del sistema, y se encarga de captar y procesar la información visual que recibe en tiempo real. Eso no es tarea fácil en absoluto, porque debe conseguir interpretar imágenes planas y extraer información de distancias 3D y posiciones relativas de objetos en movimiento.

Esa información, junto con la procedente del resto de sensores del sistema, es la que utiliza el software para decidir, también en tiempo real, si se trata de una situación de peligro o no. La manera en que ha sido diseñado el chip permite su aplicación a otros campos en los que sea necesario el uso de sistemas de visión artificial en tiempo real, pero de momento esta es la única aplicación en marcha.

De momento no hay fecha para una posible aplicación real a gran escala de este sistema, pero los resultados obtenidos por los científicos indican que la aplicación en la conducción de automóviles puede ser viable en un futuro próximo.

medición de distancia (Ranging)

Los sensores fotoeléctricos siempre han tenido la capacidad de medir la intensidad de la luz incidente con un componente fotosensible (fotodiodo o transistor). Este principio es tan simple como efectivo y es ideal para el diseño de sensores fotoeléctricos.

La mayoría de los métodos de medición fotoeléctricos convencionales sólo llevan al resultado indirectamente. La única manera de medir fiablemente la distancia a un objeto en el que las características de reflexión están cambiando constantemente es mediante la medición directa.

Descubriendo la esencia de las caras

Las máquinas todavía no han podido superar la capacidad de los hombres para reconocer las caras, pero se están acercando. En los últimos meses ha coincidido la presentación de diversos sistemas de reconocimiento facial, como el propuesto por dos psicólogos británicos que aseguran poder crear imágenes con “la esencia visual de las caras”, o el desarrollado por científicos españoles para distinguir expresiones como la tristeza y la alegría.

La técnica ideada por los investigadores Rob Jenkins y Mike Burton, de la Universidad de Glasgow (Reino Unido), permite identificar las caras sin margen de error. El método consiste en crear una sola imagen compuesta a partir de varias fotografías distintas de una misma persona. Los psicólogos han utilizado como base de datos la incluida en la página web de celebridades “My Heritage”, en la que los internautas pueden descubrir a qué famoso se parecen más.

Los dos científicos dispusieron de un conjunto de 500 imágenes: 20 fotos de 25 personajes diferentes, todos varones, como John Travolta y Nicholas Cage (actores que por cierto “cambiaron” sus rostros en la película Cara a Cara). Al introducir en el programa de identificación las fotografías aisladas, el software de la plataforma identificó correctamente al 54%, pero al poner las imágenes compuestas -creadas realizando la media entre todas las disponibles para un mismo famoso-, el programa acertó al 100%.

La técnica de Jenkins y Burton fue diseñada originalmente como un modelo para explicar el aprendizaje facial humano, y el investigador señala que no está claro todavía si el cerebro va aprendiendo a reconocer caras “simplemente haciendo la media o están implicadas operaciones más complejas”. De lo que están seguros es que algún tipo de abstracción de imágenes tiene lugar. La idea central, añade, es que la representación que se hace de un determinado rostro se redefine mejor “cuanto más tiempo se expone ante nosotros, ya que vamos incorporando cada vez más información”.

Además de por la experiencia, el reconocimiento de las caras también está determinado por los genes, según indican estudios como el presentado recientemente por científicos de la Universidad de Michigan (EEUU) en la revista The Journal of Neuroscience. El equipo liderado por el psicólogo Thad Polk, a partir de un trabajo con hermanos gemelos, ha demostrado la importancia de la genética en la actividad neuronal y cerebral ante estímulos como ver una cara.

“El dialogo entre psicólogos e ingenieros puede ser fructífero”, dice Jenkins, y el análisis de algunas alteraciones de la salud relacionadas con el reconocimiento facial parecen darle la razón. Es el caso de la prosopagnosia, un raro trastorno que impide a los que lo padecen reconocer los rostros, aunque los vean. Descubrir los mecanismos implicados en esta alteración puede ayudar a resolver algunos de los retos a los que hoy se enfrentan los sistemas de inteligencia artificial, y por eso centros de investigación como el Instituto Tecnológico de Massachusetts (EEUU) han iniciado estudios al respecto.

En cualquier caso, los campos de batalla actuales de los modelos de reconocimiento facial son las variables ópticas de las imágenes y sus distintas resoluciones. “Estos programas suelen requerir de una gran colección de imágenes por persona, que además son tomadas con distintos ángulos, calidades e iluminaciones, y a menudo resultan caros”, dice Hung-Son Le, un estudiante de doctorado de la universidad sueca de Umea que acaba de presentar una tesis doctoral en la que plantea un nuevo método “que acaba con los problemas tradicionales de los sistemas de reconocimiento facial”.

Los algoritmos o cálculos matemáticos desarrollados por Le permiten reconocer una cara con sólo una fotografía, mejorando el contraste de aquellas imágenes que están sobreexpuestas o con subexposición. Esto permite visualizar mejor algunos detalles que, de otro modo, resultarían difíciles de identificar. El modelo no requiere readaptarse para “conocer” nuevas imágenes, ni se ve afectado por las distintas expresiones de los sujetos. Según su creador esta técnica ha demostrado “superar a los competidores líder” al ponerlo a prueba en bases de datos internacionales como FERET (Facial Recognition Technology) o la de la Universidad de Yale (EEUU).

Los investigadores utilizan estas bases de datos para contrastar sus resultados, y la elección de una u otra depende del análisis que se vaya a realizar. Si FERET incluye 14.126 imágenes de 1.199 individuos tomadas en días e incluso en años diferentes, Yale dispone, por una parte, de 165 imágenes de 15 personas con distintas expresiones y condiciones de luz, y por otra, de 5.760 imágenes de 10 sujetos en 9 poses distintas con 64 condiciones de iluminación diferentes. En el caso del estudio de Le se han utilizado las dos.

Respecto a las posibles aplicaciones comerciales, el estudiante de doctorado ha indicado que los clientes de las agencias de contactos podrían emplearlo para encontrar a una pareja que se parezca a su actriz o actor favorito. Su trabajo ya ha servido para poner en marcha el desarrollo de un dispositivo de reconocimiento facial por internet.

En este campo, la compañía Microsoft acaba de patentar para los teléfonos móviles un sistema parecido denominado Image-based Face Search (reconocimiento facial basado en imágenes). El usuario debe introducir la foto de una persona, tomada por ejemplo con el móvil, y el programa le devuelve los rostros similares encontrados en una base de datos. La aplicación permite además puntuar los rasgos faciales de una determinada imagen y guardar sus preferencias, lo que puede servir a una persona para buscar a su pareja ideal.

Otras de las aplicaciones que ya incorporan algunos móviles y otros dispositivos con cámara -como los ordenadores portátiles-, es un software que permite utilizar los rasgos faciales como forma de autentificarse. El usuario simplemente saca su propia foto y en menos de un segundo un programa informático se encarga de compararla con la que tiene almacenada para, sin necesidad de una clave, darle acceso a la unidad.

En nombre de la seguridad, herramientas de control

El uso de los programas de reconocimiento facial en diversos departamentos de policía es cada vez más frecuente, especialmente en Estados Unidos. Recientemente se ha hecho público que el FBI está invirtiendo millones de dólares en la construcción de la base de datos biométrica más grande del mundo, dentro del proyecto denominado Next Generation Identification (Identificación de Próxima Generación). Su objetivo es facilitar la identificación de multitud de personas en numerosos países mediante las imágenes de la cara, de las palmas de la mano y con las huellas dactilares, (y en contra de algunas voces que denuncian un excesivo control policial).

En el caso de España, los cuerpos de seguridad del Estado todavía no trabajan con técnicas de reconocimiento facial y bases de datos tan desarrolladas como las que ya disponen para las huellas dactilares (SAID) y de balística (SAIB). Carlos Olvera, del Servicio de Criminalística de la Guardia Civil, explica que cuando lo solicita la autoridad judicial lo que sí realizan son estudios antropométricos, para determinar, por ejemplo, si ha habido cambios entre los rostros de una persona sospechosa a lo largo del tiempo. También utilizan el programa informático FACET para elaborar los retratos robot. Con la ayuda de los testigos -que suelen describir el triángulo formado por los ojos, la nariz y la boca-, se diseña el rostro del individuo sospechoso, “y si fuera necesario se añaden otros elementos con el Photoshop, como cicatrices o tatuajes”.

La Policía Nacional también utiliza esos sistemas, aunque Ramón Fernández, jefe de la sección de Antropología de la Comisaría General de Policía Científica, reconoce que todavía no han encontrado ningún programa de reconocimiento facial realmente eficaz. No obstante, dice Fernández, “estamos participando en un grupo de trabajo de la Unión Europea para desarrollar un software fiable de biometría del rostro”, dentro del Foro para la Innovación e Investigación en Seguridad Europea (ESRIF).

Además del tema de seguridad, la identificación facial sirve para funciones tan dispares como confirmar si una persona es mayor de edad y puede comprar tabaco, circunstancia que detectan algunas máquinas expendedoras de Japón, o si es el titular de una tarjeta de crédito para facilitarle dinero en un cajero. En la última feria SIMO de Madrid algunas entidades bancarias presentaron prototipos que, una vez perfeccionados, podría emplearse en el futuro para que los clientes puedan sacar dinero sin necesidad de claves de acceso, simplemente “por la cara”.

La mayoría de estos programas tienen como objetivo reconocer la identidad de una persona, por lo que se centran en buscar las diferencias entre los distintos rostros. Otros sistemas, por el contrario, tratan de identificar los puntos en común de las caras humanas, abstrayéndose de sus particularidades individuales. Por ejemplo, los científicos españoles Luis Baumela y Enrique Muñoz, de la Universidad Politécnica de Madrid, y José Miguel Buenaposada, de la Universidad Rey Juan Carlos, han desarrollado un software que permite reconocer en tiempo real, y con una probabilidad de acierto cercana al 90%, seis expresiones faciales: la sorpresa, el miedo, la alegría, la tristeza, la repugnancia y el enfado. Los bebés entre los tres y doce meses de vida ya manifiestan estas seis emociones en sus rostros, según un estudio publicado recientemente por el Instituto del Bebé Nuk en colaboración con psicólogos de la UNED y las universidades de Murcia y Valencia.

El algoritmo creado por el equipo de Baumela cuantifica los elementos más expresivos de la cara, como los ojos, las cejas o la boca, que se analizan mediante unos recuadros. Las imágenes obtenidas fueron contrastadas con las de la base de datos Cohn-Kanade, integrada por cerca de 500 imágenes con diversas expresiones de 100 estudiantes universitarios. El investigador explica que esta tecnología la podrían emplear empresas que venden productos por internet, para detectar, por ejemplo, los gestos que hace el comprador, así como la industria de los videojuegos y mundos virtuales como Second Life, “para dotar de más realismo a los avatares que representan a los usuarios”.

La aplicación fundamental de este tipo de sistemas, concluye el investigador, es la construcción de lo que se conoce como “interfaces multimodales”. Estos permitirán al ser humano “en un futuro no muy lejano” interactuar con las máquinas de una forma mucho más natural, es decir, “como lo hacemos entre nosotros: mediante la voz y con la información visual que proporcionan los gestos y las expresiones de la cara”.

Fuente

Medición de distancias con una cámara web y un puntero láser

Basado en el artículo original de Todd Danko

con título Webcam Based DIY Laser Rangefinder

que a su vez se basa en el tutorial

Details of the Laser Range finder

Traducido con autorización del autor.

Introducción

Existen en el mercado muchos medidores de distancia (o telémetros) en base a ultrasonido, infrarrojo y hasta con sistema láser. Todos estos dispositivos cumplen bien su función, pero en el campo de la robótica aérea, el peso del dispositivo es una cuestión primordial. Cada componente que se agrega a la estructura de un avión debe tener un máximo de utilidad y eficiencia. Una nave aérea robótica miniatura puede llevar apenas 100 gramos de carga útil.

Medidores varios

(Esto es válido, también, para cualquier robot móvil, aunque sea terrestre, porque en estos casos también es importante controlar el peso para evitar un gasto excesivo de energía y así darle autonomía al robot y un mayor tiempo de funcionamiento sin necesidad de una recarga de sus baterías.)

Se pueden realizar tareas de visión robótica, tales como la identificación y sorteo de obstáculos, utilizando una cámara web (webcam) o una mini cámara de video inalámbrica conectada a una computadora a través de USB. Mejor aún, dos webcams pueden proporcionar una visión estéreo que nos dé mejor capacidad de evitar obstáculos, debido a que se puede determinar la profundidad. Esto, por supuesto, tiene la desventaja de agregar el peso de una segunda cámara de imagen.

Este trabajo describe la manera de utilizar un mini puntero láser de bajo costo junto a una única cámara de imagen barata, del tipo webcam, para obtener información de distancia.

Visión en robots

Visión estereoscópica en tiempo real por medio de una cámara única

Este escueto artículo, basado en un original en inglés de Nelson Bridwell (Mirage Robotics, LLC), aporta, creo yo, algunos conceptos interesantes, y nos muestra una idea aplicable a nuestros trabajos.

Una de las dificultades de la visión estereoscópica en tiempo real, para nada trivial, es lograr la adquisición simultánea de imágenes sincronizadas a partir de dos cámaras en dos posiciones separadas.

La posibilidad de lograr esto con una cámara única y un espejo, ubicados en una disposición de geometría simple, es una solución poco conocida.

Vista lateral de la distribución geométrica del espejo y la cámara

Estéreo cabeza abajo Debido a que los obstáculos y objetos de interés por lo general no están ubicados por encima de un robot móvil, puede ser una buena idea montar la cámara en la parte superior, debajo de un espejo cuya parte reflectora apunta hacia el piso. Esto nos aportará una visión estéreo despejada del espacio de navegación.



Esta disposición puede tener el beneficio adicional de aislar la cámara del resplandor de la luz del ambiente, lo que resultará en un mayor rango de intensidades en los objetos de alrededor.

También debería minimizar el oscurecimiento del espejo a causa de la acumulación de polvo en su superficie.

Aplicación en un robot móvil



Vista lateral del montaje sobre un robot

Visión estereoscópica múltiple

Utilizando más de una cámara y un solo espejo se puede obtener visión estereoscópica en varias direcciones de manera simultánea.

Visión múltiple