Команда інженерів розробила потужний детектор зіткнень на основі поведінки сарани в зграї

Вчені всього світу давно займаються пошуком незвичайних здібностей живих організмів, які можна використовувати в техніці. У зв'язку з цим не перший рік під пильним поглядом інженерів знаходяться і зграї сарани, інформує Ukr.Media.

Цих комах можна назвати унікальними: вони використовують єдиний спеціалізований нейрон (його називають детектором руху Лобули — LGMD), що допомагає їм уникнути зіткнень між особинами в зграї.

Нейрон має дві гілки. Перша відповідальна за зміну образу об'єкта, що наближається (другої особини сарани) і який потрапляє в поле зору особини, яка зникає. Чим ближче наближається об'єкт, тим більше зображення і тим сильніший сигнал нейрона. Інший сигнал відповідальний за зміну кутової швидкості сарани, яка "вторглася". Особина, яка уникає, обчислює зміни цих двох параметрів і розуміє, що зараз відбудеться зіткнення, тому змінює напрямок.

При цьому сарана рухається зі швидкістю від 3,2 до 4,8 кілометра на годину і змінює напрямок за сотні мілісекунд. А її одиночна нейронна клітина виконує нелінійні математичні операції з зоровими стимулами, щоб викликати реакцію уникнення з мінімальними витратами енергії. Моделі запобігання зіткнень, засновані на алгоритмах обробки зображень, вже створені, але жодна з них не показує таку ж ефективність, як цей єдиний нейрон — з точки зору споживання енергії та розміру.

На основі спостережень за цими комахами інженери розробили компактний нанорозмірний (близько одного на п'ять мікрометрів) детектор зіткнень, в якому в якості фотодетектора використаний одношаровий сульфід молібдену. Детектор імітує реакцію нейрона сарани lgmd і споживає дуже малу кількість енергії. Інженери розмістили фотодетектор на вершині програмованої архітектури пам'яті з плаваючим затвором.

При цьому сарана здатна уникати зіткнень тільки з собі подібними, а детектор інженерів, за їхніми словами, може уникати зіткнень з різними об'єктами, що рухаються з різною швидкістю. Правда, поки що дослідники тестують зіткнення лише з тими об'єктами, які знаходяться на шляху прямого зіткнення. Надалі фахівці планують проводити випробування з різними варіантами зіткнень.