Předcházení nehodám vozidel učením se od hmyzu
Přestože se jen asi 25 % cest autem odehrává po setmění, téměř polovina smrtelných nehod se stane v noci. S tím, jak se naše vozidla stávají vyspělejšími a dokonce i autonomními, se musí vyvíjet i způsoby detekce těchto kolizí a jejich předcházení. Současné systémy jsou často komplikované, náročné na zdroje nebo špatně fungují ve tmě. Nyní však výzkumníci hlásící se v ACS Nano navrhli jednoduchý, energeticky úsporný detektor kolizí inspirovaný tím, jak se hmyz brání vzájemnému narážení.
Ve vozidlech je již zahrnuto mnoho systémů pro předcházení kolizím (CAS), které mohou automaticky zabrzdit, když se objekt přiblíží příliš blízko. Některé fungují na základě analýzy obrazu prostoru kolem vozu, ale v podmínkách, jako je silný déšť nebo slabé světlo, není obraz tak jasný. Aby se to vykompenzovalo, používají se komplikované signálové procesory, které dávají smysl tomu, co je ještě vidět. Další metodou je začlenění buď radaru nebo senzorů LiDAR (detekce světla a měření vzdálenosti) , ale ty se obtížně miniaturizují a vyžadují hodně energie. V konečném důsledku mohou tyto nástroje zvýšit zbytečnou hmotnost, energetickou náročnost a komplikace, a to i přes zvýšení bezpečnosti vozidla.
Hmyz, včetně sarančat a much, se však může snadno vyhnout vzájemným srážkám, aniž by se spoléhal na luxusní software nebo LiDAR, a to i v noci. Místo toho zapojují určité neurální obvody vyhýbající se překážkám, které jsou vysoce účinné a mohly by inspirovat CAS nové generace. Saptarshi Das a kolegové tedy chtěli vytvořit detektor kolizí inspirovaný hmyzem, přizpůsobený ke snímání vozidel, který by byl účinný, bezpečný a spotřebovával méně energie než jeho předchůdci.
Nejprve tým navrhl algoritmus založený na nervových obvodech, které hmyz používá, aby se vyhnul překážce. Namísto zpracování celého snímku zpracovali pouze jednu proměnnou: intenzitu světlometů automobilu. Bez potřeby palubní kamery nebo obrazového senzoru byly detekční a zpracovatelské jednotky zkombinovány, takže celkový detektor byl menší a energeticky účinnější.
Senzor se skládal z osmi fotosenzitivních „memtranzistorů“ zkonstruovaných z vrstvy sirníku molybdeničitého (MoS 2 ), uspořádaných do obvodu. Zabíral pouze 40 µm 2 a spotřeboval pouze několik stovek pikojoulů energie – desítky tisíckrát méně než stávající systémy.
Konečně, v reálných nočních scénářích mohl detektor zaznamenat potenciální nehodu dvou aut dvě až tři sekundy předtím, než k ní došlo, a řidiči tak ponechal dostatek času na provedení kritické nápravné akce. Výzkumníci říkají, že tento nový detektor může pomoci zlepšit stávající CAS.
