Redes neuronales artificiales y sus aplicaciones en beneficio humano

Inspiradas en el comportamiento del cerebro humano, las redes neuronales artificiales son un campo muy importante dentro de la inteligencia artificial. Su objetivo es tratar de buscar modelos que solucionen problemas difíciles de resolver mediante técnicas algorítmicas convencionales.

El doctor Ernst Kussul creó un grupo de Computación Neuronal en el Instituto de Ciencias Aplicadas y Tecnología (ICAT) de la UNAM, en donde su principal línea de investigación es el desarrollo de nuevas estructuras y algoritmos para implementación de redes neuronales artificiales y aplicación de estas redes en áreas de micro mecánica y energías renovables.

Para ello, se han desarrollado sistemas de visión computacional basados en redes neuronales. Las redes neuronales, destaca, son un instrumento muy usado y popular en los sistemas de visión por computadora, y en otras aplicaciones.

Aplicaciones en micro mecánica

Para las primeras investigaciones, se realizaron tareas de aplicación de redes neuronales en micro mecánica, entre ellas, el reconocimiento de texturas metálicas o reconocimiento de posiciones de flecha y orificio en la tarea de microensamble.

Por ejemplo, en la tarea de micro ensamble es necesario saber la posición exacta de micro pieza relativamente a un orificio pues son trabajos que requieren de gran precisión, explica Tetyana Baydyk, investigadora del ICAT, e integrante del equipo de trabajo de Ernst Kussul.

Con lo anterior, se ha logrado demostrar que con el sistema de visión computacional es posible reconocer la posición de la pieza y colocarla en el punto exacto requerido, abunda.

Uno de los componentes micro mecánicos producidos por las micro máquinas son los micro tornillos. Éstos son componentes necesarios construir mecanismos en miniatura.

Pero además, para desarrollar diferentes paradigmas de redes neuronales, el grupo de investigación trata de realizar el reconocimiento de cifras escritas a mano con redes neuronales, así como el reconocimiento de rostros humanos y de escarabajos entre el follaje.

Detección de plagas

Se trata de un proyecto enfocado al desarrollo de un instrumento de búsqueda, detección y reconocimiento de plagas, en específico del escarabajo de colorado en cultivos de papas aplicando clasificadores neuronales artificiales.

Los escarabajos de colorado son considerados una amenaza para las cosechas de hojas de patatas, jitomates y berenjenas porque se alimentan de esos cultivos. Los pesticidas no siempre pueden eliminar las plagas ya que el escarabajo de colorado genera una rápida resistencia a nuevas fórmulas volviéndose inmunes a ellos con facilidad.

En los últimos 50 años, agrega Ernst Kussul, los escarabajos de colorado generaron resistencia a más de 25 diferentes pesticidas. Una alternativa es la eliminación mecánica, para ello es necesario desarrollar algoritmos de reconocimiento de escarabajos y sus larvas en ambiente natural.

Otro de los proyectos que ha desarrollado el grupo de investigación, son las nuevas aplicaciones de redes neuronales en energías renovables. Se trata de la creación de concentradores solares con espejos planos triangulares que aproximan una superficie parabólica.

“Son tres los prototipos de concentradores solares que se han desarrollado y manufacturado. El primer prototipo contiene 24 espejos planos, el segundo 90 y el tercero 210. El último de estos prototipos ha mostrado la mejor captación de energía solar”, expone Tetyana Baydyk.

Acerca del cerebro

El cerebro es el sistema de procesamiento de información más complejo que conocemos; contiene aproximadamente cien mil millones de neuronas, cada una de las cuales posee en promedio 10 mil conexiones.

Las neuronas son células especializadas que se encuentran en los organismos vivos y tienen actividad eléctrica. Su objetivo principal consiste en el control operativo del organismo. “Siempre ha sido del interés de quienes estudiamos las neuronas analizar la estructura del cerebro humano y los principios que rigen su funcionamiento”, dice Ernst Kussul.

Las primeras investigaciones con miras a la creación de neuronas artificiales se originaron en los años cuarenta y fueron realizadas por expertos en cibernética neuronal.