„Очите на богомолката“ ще променят бъдещето на безпилотните самолети
Нова технология, въодушевена от природата, усъвършенства сигурността и точността.
Изследователи от Факултета по инженерни и приложни науки на Университета на Вирджиния са създали новаторски изкуствени очи, които могат да преодолеят актуалните ограничавания в системите за машинно образно усещане. Работата им се основава на проучвания на зрителната система на богомолките – инсекти с неповторима дарба за бинокулярно зрение.
Биомиметична система, основана на очите на богомолката
Традиционните системи за образно усещане за безпилотни транспортни средства и дронове се сблъскват с проблеми при обработката на статични или постепенно движещи се обекти в триизмерното пространство. Това припомня на образната система на доста инсекти с сложни очи, които имат доста добра дарба за следене на придвижването, само че са слаби в дълбочинното усещане. Изключение вършат богомолките, при които зрителното поле се припокрива сред лявото и дясното око, създавайки бинокулярно зрение и дълбочинно усещане.
Вдъхновени от този феномен, учените са създали изкуствени съставни очи, които съчетават оптоелектронно инженерство с новаторската „ edge “ компютърна технология. Този метод разрешава обработката на данни непосредствено в датчиците или наоколо до тях, което доста понижава времето за обработка и условията за изчислителна мощ.
Пробив в областта на сензорните технологии
„ След като проучихме по какъв начин работят очите на богомолката, осъзнахме, че е належащо да разработим нови технологии, с цел да създадем биомиметична система, която да възпроизвежда биологичните им качества “, споделя Бюнджун Бае, докторант в катедрата по електротехника и компютърно инженерство.
Екипът употребява микроленти и голям брой фотодиоди, които генерират електрически ток при излагане на светлина, както и гъвкави полупроводникови материали, с цел да имитира изпъкналите форми и разположението на фасетите в очите на богомолката.
„ Създаването на датчик с полусферична геометрия, като в същото време се резервира неговата функционалност, е авангардно достижение, което обезпечава необятен зрителен ъгъл и великолепно разбиране на дълбочината “, прибавя Бае.
Разработената система обезпечава тъкмо пространствено усещане в действително време, което е изключително значимо за използването ѝ в динамични среди, като да вземем за пример безпилотни транспортни средства, дронове, роботизирани монтажни линии, системи за наблюдаване и сигурност и интелигентни домашни устройства.
Ефективност и икономии на ресурсите
Едно от значимите открития на екипа е намаляването на потреблението на сила с повече от 400 пъти спрямо обичайните образни системи. Системата е в положение да обработва образна информация в действително време, като на процедура отстрани времето и ресурсите, изразходвани за прекачване на данни и външна обработка.
„ Технологичният пробив в нашата работа се състои в консолидираното на гъвкави полупроводникови материали, конформни устройства, които резервират точните ъгли в устройството, съставен елемент с памет в датчика и неповторими логаритми за следваща обработка “, изяснява Бае.
Сензорният масив непрестанно следи измененията в сцената, като открива променените пиксели и кодира тази информация в дребни набори от данни за обработка.
Перспективи и по-нататъшни проучвания
Подходът, употребен от учените, прилича метода, по който насекомите възприемат света посредством образни сигнали, което им разрешава да вършат разлика сред придвижване и пространствени данни. Очите на богомолките употребяват резултата на паралакса на придвижването и стереоскопичното зрение, с цел да възприемат околната среда. Тези правила са в основата на новата система, която обезпечава тъкмо триизмерно усещане в действително време.
„ Нашата работа съставлява значимо научно изобретение, което може да въодушеви други инженери и учени да разработят биомиметични решения за комплицирани задания за образна обработка “, споделя професор Кюсан Лий, наставник на Бае и водещ откривател в региона на тънкослойните полупроводници и интелигентните датчици.
Разработката на учените от Университета на Вирджиния открива нови благоприятни условия за използване на изкуствените очи в области, вариращи от безпилотни транспортни средства до роботика и интелигентни системи за сигурност.
