Вдохновленные природой датчики могут помочь автономным машинам лучше видеть

Улучшенные возможности обнаружения позволят дронам ориентироваться в опасных условиях, а автомобилям — предотвращать несчастные случаи, вызванные человеческим фактором. Современные сенсорные технологии недостаточно быстро обрабатывают данные, но природа это делает.

Исследователи построили датчики, вдохновленные пауками, летучими мышами, птицами и другими животными, чьи настоящие чувства представляют собой нервные окончания, связанные со специальными нейронами, называемыми механорецепторами. Нервные окончания — механосенсоры — обнаруживают и обрабатывают только информацию, необходимую для выживания животного. Они бывают в виде волос, ресничек или перьев. Многие биологические механосенсоры фильтруют данные — информацию, которую они получают из окружающей среды — в соответствии с пороговым значением, таким как изменения давления или температуры.

Волосатые механосенсоры паука, например, расположены на его ногах. Когда паутина вибрирует с частотой, связанной с добычей или партнером, механосенсоры обнаруживают это, вызывая у паука рефлекс, который затем очень быстро реагирует. Механосенсоры не обнаружат более низкую частоту, такую ​​как пыль на паутине, потому что это неважно для выживания паука.

Идея заключалась бы в том, чтобы интегрировать подобные датчики прямо в оболочку автономной машины, такой как крыло самолета или корпус автомобиля. Механосенсоры могут быть настроены для обнаружения заранее определенных сил, которые будут связаны с определенным объектом, которого автономная машина должна избегать.

В дополнение к считыванию и фильтрации с очень высокой скоростью, датчики также выполняют вычисления без источника питания. В природе, как только определенный уровень силы активирует механорецепторы, связанные с волосатым механосенсором, механорецепторы обрабатывают информацию, переключаясь из одного состояния в другое. Новые датчики делают то же самое и используют эти состояния включения/выключения для интерпретации сигналов. Затем разумная машина будет реагировать в соответствии с тем, что вычисляют датчики.

Искусственные механосенсоры способны воспринимать, фильтровать и вычислять очень быстро, потому что они жесткие. Материал датчика предназначен для быстрого изменения формы при воздействии внешней силы. Изменение формы заставляет проводящие частицы внутри материала сближаться друг с другом, что позволяет электричеству проходить через датчик и передавать сигнал. Этот сигнал сообщает, как должна реагировать автономная система.

Используя алгоритмы машинного обучения, датчики можно научить работать автономно с минимальным потреблением энергии. Также не будет препятствий для производства датчиков различных размеров.