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Modelo Conceptual
Descripción
Modelo E14 - Sistema de Control Neuromuscular
El modelo conceptual busca comprender los mecanismos que dan origen a un comportamiento, y describirlos de la forma más simple posible. Para eso, el comportamiento se segmenta en temas (grupos): cada uno identifica los objetos o variables que participan —tanto en su funcionamiento normal como en sus posibles anomalías o desviaciones— y describe, mediante verbos, la forma en que esos objetos interactúan entre sí. El resultado es lo que llamamos una red semántica: la estructura con la que representamos y comunicamos el modelo conceptual, antes de introducir ecuación alguna.
ID:3259
Estructura de los Grupos
Descripción
El primer paso consiste en analizar la descripción general del modelo e identificar los distintos aspectos que intervienen en el fenómeno y que deben ser representados. Cada uno de estos aspectos se organiza como un grupo, entendido como una unidad conceptual coherente que describe una parte específica del funcionamiento del modelo.
Cada grupo reúne los objetos o conceptos relevantes para ese aspecto y las relaciones o verbos que describen cómo interactúan, se modifican o dependen unos de otros. De esta manera, cada grupo constituye una parte de la red semántica del modelo, mientras que el conjunto de los grupos permite representar de forma estructurada su funcionamiento global.
La división en grupos facilita además separar mecanismos, condiciones, procesos y resultados que cumplen funciones diferentes dentro del modelo, manteniendo al mismo tiempo las relaciones que existen entre ellos. Los grupos no son, por tanto, componentes aislados: pueden compartir conceptos y establecer relaciones entre sí, formando conjuntamente una única representación semántica del fenómeno.
La imagen anterior ofrece una visión general de los distintos aspectos en que se ha estructurado el modelo. A continuación se presentan los grupos identificados, indicando para cada uno su título y una breve descripción del aspecto del modelo que representa.
Grupo 1: Grupo 1: Estado sensorial del vuelo
¿Qué información del estado del vuelo observa el controlador?
Grupo 2: Grupo 2: Procesamiento neurológico
¿Cómo transforma el sistema nervioso la información sensorial en una corrección?
Grupo 3: Grupo 3: Comando y actuación muscular
¿Cómo se convierten las señales neurológicas en cambios mecánicos del vuelo?
Grupo 4: Grupo 4: Lazo cerrado de corrección
¿Cómo observa el controlador el resultado de su propia acción y corrige nuevamente?
Grupo 5: Grupo 5: Latencia y maniobrabilidad
¿Cómo condiciona la velocidad de respuesta la precisión y maniobrabilidad?
Grupo 6: Grupo 6: Aprendizaje y adaptación
¿Cómo modifica el ave su propio modelo del entorno durante el vuelo?
Grupo 7: Grupo 7: Degradación neurotóxica y pérdida de control
¿Cómo una degradación neuromuscular transforma un cuerpo sano en un vuelo impreciso?
ID:1105
Grupo 1: Grupo 1: Estado sensorial del vuelo
Descripción
¿Qué información del estado del vuelo observa el controlador?
Pregunta clave: ¿Qué información del estado del vuelo observa el controlador?
Este módulo es el controlador de todo el sistema de vuelo: el conjunto de sensores, procesadores y actuadores neurológicos que convierte la información sensorial que el ave recibe —su posición, su velocidad, su orientación, los estímulos visuales que percibe— en señales musculares que ajustan, en tiempo real, la geometría del ala, la fuerza del batido y la trayectoria de vuelo. La velocidad de este controlador del sistema de vuelo es lo que hace posible el vuelo de las aves más maniobrables: el sistema nervioso del azor, por ejemplo, procesa la información visual que recibe mientras persigue a una presa y ejecuta las correcciones musculares correspondientes con una latencia de entre diez y treinta milisegundos. Esta combinación de velocidad de reacción, bajo peso y capacidad de aprendizaje es la que convierte a este controlador del sistema de vuelo en la pieza que hace posible todo el repertorio de maniobras que un ave sana puede ejecutar; y es, por la misma razón, la pieza cuya degradación —por un pesticida, un metal pesado, un patógeno o una toxina— basta para introducir la latencia de respuesta mayor, la ganancia correctora menor y las oscilaciones que convierten a un ave con el mismo cuerpo sano en un ave que ya no puede volar con la misma precisión. La diferencia clave entre este sistema nervioso y un sistema de control fly-by-wire, sin embargo, no está en la velocidad sino en la capacidad de aprender: el sistema nervioso del ave puede aprender y adaptar su propio modelo del entorno a medida que vuela, algo que los sistemas de control electrónico recién han comenzado a replicar mediante redes neuronales artificiales. Este controlador del sistema de vuelo es, precisamente, el módulo que cierra el lazo entre observar el estado del sistema de vuelo en un instante dado y ejecutar la acción correctiva que ajusta ese mismo estado en el instante siguiente: observa, corrige, y vuelve a observar el resultado de su propia corrección, una y otra vez mientras dura el vuelo.
ID:4643
Grupo 2: Grupo 2: Procesamiento neurológico
Descripción
¿Cómo transforma el sistema nervioso la información sensorial en una corrección?
Pregunta clave: ¿Cómo transforma el sistema nervioso la información sensorial en una corrección?
Este módulo es el controlador de todo el sistema de vuelo: el conjunto de sensores, procesadores y actuadores neurológicos que convierte la información sensorial que el ave recibe —su posición, su velocidad, su orientación, los estímulos visuales que percibe— en señales musculares que ajustan, en tiempo real, la geometría del ala, la fuerza del batido y la trayectoria de vuelo. La diferencia clave entre este sistema nervioso y un sistema de control fly-by-wire, sin embargo, no está en la velocidad sino en la capacidad de aprender: el sistema nervioso del ave puede aprender y adaptar su propio modelo del entorno a medida que vuela, algo que los sistemas de control electrónico recién han comenzado a replicar mediante redes neuronales artificiales. La velocidad de este controlador del sistema de vuelo es lo que hace posible el vuelo de las aves más maniobrables: el sistema nervioso del azor, por ejemplo, procesa la información visual que recibe mientras persigue a una presa y ejecuta las correcciones musculares correspondientes con una latencia de entre diez y treinta milisegundos.
ID:4644
Grupo 3: Grupo 3: Comando y actuación muscular
Descripción
¿Cómo se convierten las señales neurológicas en cambios mecánicos del vuelo?
Pregunta clave: ¿Cómo se convierten las señales neurológicas en cambios mecánicos del vuelo?
Este módulo es el controlador de todo el sistema de vuelo: el conjunto de sensores, procesadores y actuadores neurológicos que convierte la información sensorial que el ave recibe —su posición, su velocidad, su orientación, los estímulos visuales que percibe— en señales musculares que ajustan, en tiempo real, la geometría del ala, la fuerza del batido y la trayectoria de vuelo. Este controlador del sistema de vuelo es, precisamente, el módulo que cierra el lazo entre observar el estado del sistema de vuelo en un instante dado y ejecutar la acción correctiva que ajusta ese mismo estado en el instante siguiente: observa, corrige, y vuelve a observar el resultado de su propia corrección, una y otra vez mientras dura el vuelo. La velocidad de este controlador del sistema de vuelo es lo que hace posible el vuelo de las aves más maniobrables: el sistema nervioso del azor, por ejemplo, procesa la información visual que recibe mientras persigue a una presa y ejecuta las correcciones musculares correspondientes con una latencia de entre diez y treinta milisegundos.
ID:4645
Grupo 4: Grupo 4: Lazo cerrado de corrección
Descripción
¿Cómo observa el controlador el resultado de su propia acción y corrige nuevamente?
Pregunta clave: ¿Cómo observa el controlador el resultado de su propia acción y corrige nuevamente?
Este controlador del sistema de vuelo es, precisamente, el módulo que cierra el lazo entre observar el estado del sistema de vuelo en un instante dado y ejecutar la acción correctiva que ajusta ese mismo estado en el instante siguiente: observa, corrige, y vuelve a observar el resultado de su propia corrección, una y otra vez mientras dura el vuelo.
ID:4646
Grupo 5: Grupo 5: Latencia y maniobrabilidad
Descripción
¿Cómo condiciona la velocidad de respuesta la precisión y maniobrabilidad?
Pregunta clave: ¿Cómo condiciona la velocidad de respuesta la precisión y maniobrabilidad?
Esta latencia de reacción del sistema nervioso del azor es comparable a la de los mejores sistemas de control fly-by-wire de los aviones de combate más modernos, con la diferencia de que el sistema nervioso del azor está implementado en un tejido nervioso cuya masa total no llega a los dos gramos, muy por debajo de cualquier sistema de control electrónico equivalente. Esta combinación de velocidad de reacción, bajo peso y capacidad de aprendizaje es la que convierte a este controlador del sistema de vuelo en la pieza que hace posible todo el repertorio de maniobras que un ave sana puede ejecutar; y es, por la misma razón, la pieza cuya degradación —por un pesticida, un metal pesado, un patógeno o una toxina— basta para introducir la latencia de respuesta mayor, la ganancia correctora menor y las oscilaciones que convierten a un ave con el mismo cuerpo sano en un ave que ya no puede volar con la misma precisión. La velocidad de este controlador del sistema de vuelo es lo que hace posible el vuelo de las aves más maniobrables: el sistema nervioso del azor, por ejemplo, procesa la información visual que recibe mientras persigue a una presa y ejecuta las correcciones musculares correspondientes con una latencia de entre diez y treinta milisegundos. Este módulo es el controlador de todo el sistema de vuelo: el conjunto de sensores, procesadores y actuadores neurológicos que convierte la información sensorial que el ave recibe —su posición, su velocidad, su orientación, los estímulos visuales que percibe— en señales musculares que ajustan, en tiempo real, la geometría del ala, la fuerza del batido y la trayectoria de vuelo. La diferencia clave entre este sistema nervioso y un sistema de control fly-by-wire, sin embargo, no está en la velocidad sino en la capacidad de aprender: el sistema nervioso del ave puede aprender y adaptar su propio modelo del entorno a medida que vuela, algo que los sistemas de control electrónico recién han comenzado a replicar mediante redes neuronales artificiales.
ID:4647
Grupo 6: Grupo 6: Aprendizaje y adaptación
Descripción
¿Cómo modifica el ave su propio modelo del entorno durante el vuelo?
Pregunta clave: ¿Cómo modifica el ave su propio modelo del entorno durante el vuelo?
La diferencia clave entre este sistema nervioso y un sistema de control fly-by-wire, sin embargo, no está en la velocidad sino en la capacidad de aprender: el sistema nervioso del ave puede aprender y adaptar su propio modelo del entorno a medida que vuela, algo que los sistemas de control electrónico recién han comenzado a replicar mediante redes neuronales artificiales. Esta combinación de velocidad de reacción, bajo peso y capacidad de aprendizaje es la que convierte a este controlador del sistema de vuelo en la pieza que hace posible todo el repertorio de maniobras que un ave sana puede ejecutar; y es, por la misma razón, la pieza cuya degradación —por un pesticida, un metal pesado, un patógeno o una toxina— basta para introducir la latencia de respuesta mayor, la ganancia correctora menor y las oscilaciones que convierten a un ave con el mismo cuerpo sano en un ave que ya no puede volar con la misma precisión.
ID:4648
Grupo 7: Grupo 7: Degradación neurotóxica y pérdida de control
Descripción
¿Cómo una degradación neuromuscular transforma un cuerpo sano en un vuelo impreciso?
Pregunta clave: ¿Cómo una degradación neuromuscular transforma un cuerpo sano en un vuelo impreciso?
Esta combinación de velocidad de reacción, bajo peso y capacidad de aprendizaje es la que convierte a este controlador del sistema de vuelo en la pieza que hace posible todo el repertorio de maniobras que un ave sana puede ejecutar; y es, por la misma razón, la pieza cuya degradación —por un pesticida, un metal pesado, un patógeno o una toxina— basta para introducir la latencia de respuesta mayor, la ganancia correctora menor y las oscilaciones que convierten a un ave con el mismo cuerpo sano en un ave que ya no puede volar con la misma precisión.
ID:4649