Żuki i systemy obrony przeciwrakietowej

Żuki mają niezwykle szybkie refleksy z niewielką głębią percepcji. Ich czas reakcji na zdobycz poruszającą się w powietrzu lub na ziemi wynosi 50 milisekund, tyle samo, ile czasu potrzeba, aby informacja przeszła przez trzy neurony. Sandia National Laboratories prowadzi badania, aby dowiedzieć się, jak działają mózgi żuków i jak potrafią one obliczać złożone trajektorie.

Badania są prowadzone przez komputacyjną neuronaukową Frances Chance. Jest ona odpowiedzialna za rozwijanie algorytmów i będzie prezentować swoje badania na Międzynarodowej Konferencji Systemów Neuromorficznych w Knoxville, Tennessee. Badania zostały już przedstawione na Dorocznym Spotkaniu Organizacji Neuronauk Komputacyjnych w Barcelonie, Hiszpania.

Frances Chance specjalizuje się w replikowaniu biologicznych sieci neuronowych, takich jak mózgi, zwłaszcza neurony i proces przesyłania informacji przez układ nerwowy. Mózgi są bardziej złożone i lepsze wersje komputerów. Są one bardziej efektywne energetycznie, a także szybciej uczą się i adaptują.

„Staram się przewidzieć, jak neurony są połączone w mózgu i zrozumieć, jakie rodzaje obliczeń wykonują te neurony, na podstawie tego, co wiemy o zachowaniu zwierzęcia lub o tym, co wiemy o odpowiedziach neuronowych”, powiedziała Chance.

Badania przeprowadzone przez Sandia National Laboratories obejmowały stworzenie prostego środowiska, w którym wygenerowano żuki za pomocą symulacji komputerowych. Użyto algorytmów komputerowych, aby żuki złapały zdobycz, tak jak ich prawdziwi odpowiednicy. Symulowane żuki potrafiły przetwarzać informacje wizualne podczas polowania, tak jak żuki w środowisku rzeczywistym. To pokazało, że programowanie w ten sposób jest możliwe, co mogłoby być zastosowane w wielu różnych sektorach.

Nowe badania są już stosowane w sektorze obrony przeciwrakietowej. Używanie tego samego systemu, co w przypadku symulowanych żuków, mogłoby poprawić systemy obrony przeciwrakietowej. Systemy obrony przeciwrakietowej działają w podobny sposób, jak żuki atakujące i łapiące zdobycz. Przechwytują one obiekt w locie, tak jak żuki przechwytują zdobycz w środowisku. Żuki są jednymi z najlepszych drapieżników na świecie, łapiąc 95% zdobyczy, które atakują.

Z tymi nowymi rozwojami, starają się zrobić komputery na pokładzie systemów obrony przeciwrakietowej mniejsze, a jednocześnie szybsze i bardziej dokładne. Obecny sposób, w jaki systemy obrony przeciwrakietowej działają, opiera się na ustalonych technikach przechwytu, które wymagają dużego obciążenia obliczeniowego. To jest jeden z obszarów, w którym model oparty na żukach i ich zdobyczy może pomóc.

Nowa technologia i badania mogą pomóc poprawić systemy obrony przeciwrakietowej w wielu ways, w tym przez zmniejszenie rozmiaru, wagi i potrzeb energetycznych komputerów na pokładzie. Przechwytujące mogą stać się mniejsze i lżejsze, co ułatwi im poruszanie się. Nowe systemy mogą również nauczyć się nowych sposobów przechwytywania ruchomych celów, takich jak hypersonic weapons. W przeciwieństwie do rakiet balistycznych, te cele nie podążają za przewidywalną trajektorią lub wzorcem. Wreszcie, system może używać prostszych czujników zamiast złożonych, które są używane obecnie do przechwytu celu.

Jednym z problemów z tym badaniem i pomysłem jest to, że rakiety i żuki poruszają się z bardzo różnymi prędkościami. To może spowodować pewne rozbieżności.

Poza systemami obrony przeciwrakietowej, model obliczeniowy mózgu żuka może również pomóc w rozwoju lepszych metod machine learning i sztucznej inteligencji. W miarę wzrostu użycia tej technologii i sztucznej inteligencji, znajduje ona swoje zastosowanie w coraz większej liczbie sektorów. Sektor obrony jest jednym z nich, który używa tej technologii, aby stać się bardziej efektywnym i szybciej rozwijać się. To badanie pokazuje, jak możemy rozwijać złożone systemy oparte na tych, które już istnieją w naszym środowisku, wśród nich żuki i ich mózgi. Nasza nowa technologia pozwala nam modelować to i tworzyć lepszą wersję.