Природовдохновенные сенсоры улучшают зрение автономных машин для более безопасной навигации

Лучшие сенсорные возможности сделали бы возможным для дронов навигировать в опасных средах и для автомобилей предотвращать аварии, вызванные человеческой ошибкой. Текущая передовая сенсорная технология не обрабатывает данные достаточно быстро, но природа делает это.

Исследователи создали сенсоры, вдохновленные пауками, летучими мышами, птицами и другими животными, чьи реальные чувства — нервные окончания, связанные с особыми нейронами, называемые механиорецепторами. Нервные окончания — механиосенсоры — детектируют и обрабатывают только информацию, существенную для выживания животного. Они приходят в форме волос, ресниц или перьев. Многие биологические механиосенсоры фильтруют данные — информацию, которую они получают от среды — согласно порогу, такому как изменения давления или температуры.

Волнистые механиосенсоры паука, например, расположены на его ногах. Когда паутина паука вибрирует на частоте, ассоциированной с добычей или партнером, механиосенсоры детектируют это, генерируя рефлекс у паука, который затем реагирует очень быстро. Механиосенсоры не детектировали бы более низкую частоту, такую как пыль на паутине, потому что это неважно для выживания паука.

Идея заключалась в интеграции подобных сенсоров прямо в оболочку автономной машины, такой как крыло самолета или кузов автомобиля. Механиосенсоры можно настроить для детектирования предопределенных сил, которые ассоциировались бы с определенным объектом, который автономная машина должна избегать.

Помимо сенсирования и фильтрации на очень высокой скорости, сенсоры также вычисляют без необходимости источника питания. В природе, как только определенный уровень силы активирует механиорецепторы, ассоциированные с волосатыми механиосенсорами, механиорецепторы вычисляют информацию, переключаясь из одного состояния в другое. Новые сенсоры делают то же самое и используют эти вкл/выкл состояния для интерпретации сигналов. Интеллектуальная машина затем реагировала бы согласно тому, что вычисляют сенсоры.

Искусственные механиосенсоры способны чувствовать, фильтровать и вычислять очень быстро, потому что они жесткие. Материал сенсора спроектирован для быстрой смены формы при активации внешней силой. Изменение формы заставляет проводимые частицы внутри материала сближаться друг с другом, что затем позволяет электричеству течь через сенсор и нести сигнал. Этот сигнал информирует, как автономная система должна реагировать.

Используя алгоритмы машинного обучения, сенсоры могут быть обучены функционировать автономно с минимальным потреблением энергии. Также не было бы барьеров для производства сенсоров в разнообразных размерах.