Naukowcy odwzorowują systemy wzrokowe muchówek, aby wykrywać drony

Zespół naukowców z Uniwersytetu Południowej Australii odwzorował systemy wzrokowe muchówek, aby wykrywać drony z odległości prawie czterech kilometrów. Eksperci od systemów autonomicznych z uniwersytetu współpracowali z innymi naukowcami z Uniwersytetu Flindersa i firmy obronnej Midspar Systems.

50% lepsze wykrywanie

Przeprowadzone testy, które wykorzystywały techniki przetwarzania sygnałów inspirowane biologicznie, wykazały nawet o 50% lepsze wskaźniki wykrywania w porównaniu z istniejącymi metodami.

Zgodnie z oświadczeniem zespołu, nowe odkrycia mogą pomóc w walce z zagrożeniem dronów wyposażonych w improwizowane urządzenia wybuchowe. Badania zostały przeprowadzone w momencie, gdy tego typu drony są wykorzystywane na Ukrainie.

Praca została opublikowana w The Journal of Acoustical Society of America.

Według profesora Anthony’ego Finna z Uniwersytetu Południowej Australii, systemy wzrokowe muchówek zostały już wcześniej odwzorowane w celu poprawy wykrywania kamer. Jednak nowe badania są pierwszym przypadkiem zastosowania bio-wizji w danych akustycznych.

“Przetwarzanie bio-wizyjne znacznie zwiększa zakres wykrywania dronów w danych wizualnych i podczerwonych. Jednak udowodniliśmy, że możemy wykryć wyraźne i czyste sygnały akustyczne dronów, w tym bardzo małych i cichych, przy użyciu algorytmu opartego na systemie wzrokowym muchówki”, mówi prof. Finn.

Muchówki mają wyjątkowe zdolności wzrokowe i śledzące, które zostały pomyślnie zamodelowane w celu wykrywania dronów w złożonych i niejasnych krajobrazach. Może to dotyczyć zarówno celów wojskowych, jak i cywilnych.

“Nieautoryzowane drony stanowią wyraźne zagrożenie dla portów lotniczych, osób i baz wojskowych. Staje się więc coraz bardziej krytyczne, abyśmy mogli wykrywać konkretną lokalizację dronów na duże odległości, przy użyciu technik, które mogą wykryć nawet najslabsze sygnały. Nasze testy z algorytmami opartymi na muchówkach pokazują, że możemy to teraz zrobić”, mówi prof. Finn.

Zwiększające się użycie samolotów autonomicznych

Dr Russell Brinkworth, associate professor w dziedzinie systemów autonomicznych na Uniwersytecie Flindersa, twierdzi, że regulatorzy lotnictwa, organy bezpieczeństwa i szersza publiczność skorzystają na tej technologii. Jest to szczególnie ważne, ponieważ staje się coraz bardziej istotne, aby monitorować dużą liczbę samolotów autonomicznych.

“Świadkowie dronów wkraczających w przestrzeń powietrzną, gdzie lądują i startują samoloty linii lotniczych w ostatnich latach, więc rozwijanie możliwości monitorowania małych dronów w pobliżu naszych portów lotniczych lub w naszym niebie może być bardzo korzystne dla poprawy bezpieczeństwa”, mówi dr Brinkworth.

“Wpływ UAV na nowoczesną wojnę staje się również widoczny podczas wojny na Ukrainie, więc utrzymanie kontroli nad ich lokalizacją jest w interesie narodowym. Nasze badania mają na celu znaczne zwiększenie zakresu wykrywania, ponieważ używanie dronów zwiększa się w przestrzeni cywilnej i wojskowej.”

Przetwarzanie bio-inspirowane poprawiło zakres wykrywania o 30-49% w porównaniu z tradycyjnymi technikami, w zależności od rodzaju drona i warunków.

Aby wykryć akustykę dronów na krótkich do średnich odległościach, naukowcy obserwują określone wzorce i ogólne sygnały. Jednak na większych odległościach sygnał jest słabszy, a obie techniki są mniej skuteczne.

Zdaniem naukowców, istnieją podobne warunki w świecie przyrody. Na przykład, muchówki mają potężne systemy wzrokowe, które mogą przechwytywać sygnały wizualne w hałaśliwych, ciemnych regionach.

“Pracowaliśmy pod założeniem, że te same procesy, które pozwalają na wykrywanie małych celów wizualnych wśród wizualnego bałaganu, mogą być ponownie wykorzystane do wyodrębnienia niskogłośnych sygnałów akustycznych z dronów ukrytych w szumie”, mówi dr Brinkworth.

Naukowcy przekształcili sygnały akustyczne w dwuwymiarowe “obrazy” i wykorzystali ścieżkę nerwową mózgu muchówki, aby poprawić i stłumić niepowiązane sygnały i szum. Zwiększyło to zakres wykrywania dźwięków, które chcieli wykryć.

Przełomowe badania zostały sfinansowane przez Departament Obrony Australii w ramach Next Generation Technologies Fund, który w części wspiera rozwiązania mające na celu rozwiązanie problemu uzbrojenia dronów.