Λιβελλούλες και συστήματα άμυνας πυραύλων

Οι λιβελλούλες έχουν εξαιρετικά γρήγορα αντανακλαστικά με μικρή αντίληψη βάθους. Ο χρόνος αντίδρασής τους στο θήραμα που κινείται στον αέρα ή το έδαφος είναι 50 χιλιοστά του δευτερολέπτου, ο ίδιος χρόνος που χρειάζεται για να διασχίσουν οι πληροφορίες τρεις νευρώνες. Τα Εθνικά Εργαστήρια Sandia εργάζονται σε έρευνα για να καταλάβουν πώς λειτουργούν οι εγκέφαλοι της λιβελλούλης και να μάθουν τους τρόπους με τους οποίους είναι σε θέση να υπολογίζουν πολύπλοκες τροχιές. 

Επικεφαλής της έρευνας είναι η υπολογιστική νευροεπιστήμονας Frances Chance. Είναι αυτή που είναι υπεύθυνη για την ανάπτυξη των αλγορίθμων και θα παρουσιάσει την έρευνά της στο Διεθνές Συνέδριο για τα Νευρομορφικά Συστήματα στο Νόξβιλ του Τενεσί. Η έρευνα έχει ήδη παρουσιαστεί στην ετήσια συνάντηση του Οργανισμού Υπολογιστικών Νευροεπιστημών στη Βαρκελώνη της Ισπανίας. 

Η Frances Chance ειδικεύεται στην αναπαραγωγή βιολογικών νευρωνικών δικτύων όπως οι εγκέφαλοι, ειδικά οι νευρώνες και η διαδικασία αποστολής πληροφοριών σε όλο το νευρικό σύστημα. Οι εγκέφαλοι είναι πιο περίπλοκες και καλύτερες εκδόσεις των υπολογιστών. Είναι πιο ενεργειακά αποδοτικά ενώ γέρνουν και προσαρμόζονται με μεγαλύτερη ταχύτητα. 

«Προσπαθώ να προβλέψω πώς συνδέονται οι νευρώνες στον εγκέφαλο και καταλαβαίνω τι είδους υπολογισμούς κάνουν αυτοί οι νευρώνες, με βάση αυτά που γνωρίζουμε για τη συμπεριφορά του ζώου ή όσα γνωρίζουμε για τις νευρικές αποκρίσεις», είπε ο Chance. 

Η έρευνα που διεξήχθη από τα Εθνικά Εργαστήρια Sandia περιελάμβανε τη δημιουργία ενός απλού περιβάλλοντος που είχε δημιουργήσει λιβελλούλες μέσω προσομοιώσεων υπολογιστή. Χρησιμοποίησαν αλγόριθμους υπολογιστών για να κάνουν τις λιβελλούλες να πιάνουν θήραμα όπως ακριβώς και οι πραγματικοί τους. Οι λιβελλούλες που προσομοιώθηκαν με υπολογιστή ήταν σε θέση να επεξεργάζονται οπτικές πληροφορίες ενώ κυνηγούσαν ακριβώς όπως οι λιβελλούλες στο πραγματικό περιβάλλον. Αυτό έδειξε ότι ο προγραμματισμός με αυτόν τον τρόπο είναι δυνατός, ο οποίος θα μπορούσε να εφαρμοστεί σε πολλούς διαφορετικούς τομείς. 

Η νέα έρευνα εφαρμόζεται ήδη στον τομέα της αντιπυραυλικής άμυνας. Η χρήση του ίδιου συστήματος με αυτό με τις λιβελλούλες που προσομοιώνονται σε υπολογιστή θα μπορούσε να βελτιώσει τα συστήματα πυραυλικής άμυνας. Τα συστήματα πυραυλικής άμυνας λειτουργούν με παρόμοιο τρόπο όπως οι λιβελλούλες που στοχεύουν και πιάνουν θήραμα. Αναχαιτίζουν ένα αντικείμενο κατά την πτήση, όπως μια λιβελλούλη αναχαιτίζει το θήραμα στο περιβάλλον. Οι λιβελλούλες είναι ένα από τα κορυφαία αρπακτικά στον κόσμο καθώς πιάνουν το 95% των θηραμάτων που στοχεύουν.

Με αυτές τις νέες εξελίξεις, προσπαθούν να κάνουν τους ενσωματωμένους υπολογιστές σε συστήματα αντιπυραυλικής άμυνας μικρότερους, ενώ παράλληλα είναι γρήγοροι και ακριβείς. Ο τρέχων τρόπος λειτουργίας των συστημάτων πυραυλικής άμυνας είναι μέσω καθιερωμένων τεχνικών αναχαίτισης που απαιτούν μεγάλο υπολογιστικό φορτίο. Αυτή είναι μια από τις περιοχές που ένα μοντέλο βασίζεται σε λιβελλούλες και το θήραμά τους μπορεί να βοηθήσει. 

Η νέα τεχνολογία και η έρευνα θα μπορούσαν να βοηθήσουν στη βελτίωση των συστημάτων πυραυλικής άμυνας με πολλούς τρόπους, συμπεριλαμβανομένης της μείωσης του μεγέθους, του βάρους και των αναγκών ισχύος των ενσωματωμένων υπολογιστών. Στη συνέχεια, οι αναχαιτιστές θα μπορούσαν να γίνουν μικρότεροι και ελαφρύτεροι, γεγονός που θα τους διευκολύνει πολύ στην κίνηση. Τα νέα συστήματα θα μπορούσαν επίσης να μάθουν νέους τρόπους αναχαίτισης κινούμενων στόχων όπως τα υπερηχητικά όπλα. Σε αντίθεση με τους βαλλιστικούς πυραύλους, αυτοί οι στόχοι δεν ακολουθούν παρόμοια προγνωστική τροχιά ή μοτίβο. Τέλος, το σύστημα θα μπορούσε να χρησιμοποιεί απλούστερους αισθητήρες παρά τους πολύπλοκους που χρησιμοποιούνται τώρα για την αναχαίτιση ενός στόχου. 

Ένα από τα προβλήματα αυτής της έρευνας και της ιδέας είναι ότι οι πύραυλοι και οι λιβελλούλες ταξιδεύουν με πολύ διαφορετικές ταχύτητες. Αυτό θα μπορούσε να προκαλέσει κάποιες αποκλίσεις

Εκτός από τα συστήματα πυραυλικής άμυνας, το υπολογιστικό μοντέλο του εγκεφάλου λιβελλούλη θα μπορούσε επίσης να βοηθήσει στην ανάπτυξη καλύτερης μηχανικής μάθησης και τεχνητής νοημοσύνης. Καθώς η χρήση αυτού του είδους της τεχνολογίας και της τεχνητής νοημοσύνης αυξάνεται, βρίσκει το δρόμο της σε όλο και περισσότερους τομείς. Ο αμυντικός τομέας είναι αυτός που το χρησιμοποιεί για να γίνει πολύ πιο αποτελεσματικός και να αναπτυχθεί γρήγορα. Αυτή η έρευνα δείχνει πώς μπορούμε να αναπτύξουμε πολύπλοκα συστήματα που βασίζονται σε αυτά που υπάρχουν ήδη στο περιβάλλον μας, μεταξύ αυτών είναι οι λιβελλούλες και ο εγκέφαλός τους. Η νέα τεχνολογία μας επιτρέπει να το μοντελοποιήσουμε και να δημιουργήσουμε μια καλύτερη έκδοση.