دانشمندان پهپاد نامرئی ساختند

جهان صنعت نیوز، پژوهشگران دانشگاه نورث‌وسترن در آمریکا پهپادی با قابلیت ناپدید شدن توسعه داده‌اند که «فانتوم توئیست» (Phantom Twist) نام دارد.

به نقل از آی‌ای، این پهپاد با چرخاندن کل بدنه خود تا ۲۵ بار در ثانیه، عملا از دید انسان محو می‌شود؛ سرعتی که بسیار بیشتر از توانایی چشم انسان برای پردازش حرکت است.

جالب اینکه این محوشدن به معنای نامرئی شدن کامل نیست. در عوض، تاری ناشی از حرکت باعث می‌شود پهپاد به لکه‌ای کم‌رنگ و نیمه‌شفاف تبدیل شود که با پس‌زمینه اطراف خود درهم می‌آمیزد.

مایکل روبنشتاین، سرپرست این پژوهش، می‌گوید: بیشتر تلاش‌ها برای پنهان کردن پهپادها بر شبیه‌سازی ظاهر آن‌ها با محیط اطراف متمرکز بوده است. اما ما این سؤال را مطرح کردیم که آیا می‌توان خود پهپاد را بر اساس نحوه درک حرکت توسط انسان طراحی کرد؟ ایده کاهش قابلیت دیده‌شدن از طریق حرکت مداوم، موضوعی است که افراد کمی به آن پرداخته‌اند.

ناپدید شدن در برابر چشم همگان

پهپادهای متداول اغلب تنها به این دلیل که دیده می‌شوند، رفتار انسان‌ها و حیات‌وحش را تغییر می‌دهند و موجب برهم خوردن محیط می‌شوند.

دانشمندان تاکنون روش‌های مختلفی مانند سامانه‌های پیشرفته خم‌کننده نور، پلاستیک‌های شفاف و استتارهای بسیار واقع‌گرایانه را برای پنهان کردن پهپادها آزمایش کرده‌اند. اما تیم رباتیک دانشگاه نورث‌وسترن تصمیم گرفت به‌جای مخفی کردن پهپاد، نحوه دیده شدن آن را تغییر دهد.

در این طراحی، پهپادهای رایج که دارای چهار موتور و بدنه‌ای ثابت هستند، با سامانه‌ای تک‌موتوره جایگزین شده‌اند که در آن ملخ و کل بدنه پهپاد در جهت مخالف یکدیگر می‌چرخند تا میزان دیده‌شدن به حداقل برسد.

در پهپادهای معمولی، تنها ملخ‌ها می‌چرخند و بدنه مرکزی ثابت باقی می‌ماند؛ همین موضوع باعث می‌شود پهپاد به‌راحتی دیده شود. اما «فانتوم توئیست» مانند یک پنکه سقفی که با سرعت زیاد می‌چرخد، عمل می‌کند و با چرخاندن کل سازه، بدنه خود را به یک دیسک نیمه‌شفاف و محو تبدیل می‌کند.

اما الکساندر، متخصص بینایی ماشین و از نویسندگان این پژوهش، توضیح داد که چشم انسان از نظر عملکرد تا حدی شبیه دوربینی با زمان نوردهی ثابت است.

وی گفت: چشم انسان برای جمع‌آوری سیگنال‌های نوری به زمان نیاز دارد؛ چیزی که تقریبا مشابه زمان نوردهی یک دوربین است. وقتی جسمی با سرعت زیاد می‌چرخد، ما آن را به‌ صورت محو می‌بینیم و ویژگی‌های متمایزش از بین می‌رود. از آنجا که این پهپاد تقریبا به طور کامل شفاف است، تعداد اندک اجزای غیرشفاف آن با پس‌زمینه به‌ صورت بصری میانگین گرفته می‌شوند و در نهایت تنها هاله‌ای بسیار کم‌رنگ دیده می‌شود.

هوش مصنوعی، طراح پهپاد

البته ساخت چنین پهپادی کار ساده‌ای نبود. نمی‌توان قطعات را روی یک میله چرخان نصب کرد و انتظار داشت پهپاد به‌ درستی پرواز کند؛ زیرا ایجاد تعادل در کل سازه بسیار دشوار است.

برای حل این مشکل، پژوهشگران از هوش مصنوعی کمک گرفتند.

سامانه طراحی خودکار ابتدا ۲۰ هزار پیکربندی پایدار از نظر ریاضی را تولید کرد. سپس یک الگوریتم بهینه‌سازی بارها محل قرارگیری اجزای سنگین مانند باتری، برد الکترونیکی و وزنه‌های تعادل را تغییر داد تا هنگام چرخش، این قطعات از نظر بصری روی یکدیگر قرار نگیرند.

در مرحله بعد، هوش مصنوعی عملکرد این طرح‌ها را در برابر ۱۰۰ پس‌زمینه واقعی شبیه‌سازی و آن‌ها را با استفاده از معیاری مبتنی بر نحوه بینایی انسان ارزیابی کرد. هرچه امتیاز کمتر بود، تشخیص پهپاد دشوارتر می‌شد.

براساس نتایج آزمایش‌ها، طراحی جدید ۱۰ برابر سخت‌تر از یک پهپاد معمولی قابل مشاهده است.

کاربردهای آینده

این نوع پهپادها می‌توانند در آینده برای پایش‌های زیست‌محیطی و بازرسی‌های صنعتی بسیار مفید باشند.

امروزه پهپادها ابزارهای مهمی برای شمارش پرندگان لانه‌ساز، نقشه‌برداری از تالاب‌ها و بررسی ترک‌های پل‌ها هستند، اما صدای بلند و ظاهر مکانیکی آن‌ها اغلب باعث ترساندن جانوران و تغییر رفتار طبیعی آن‌ها می‌شود. پهپادی که با آسمان ترکیب شود، می‌تواند بدون ایجاد مزاحمت، رفتار حیوانات را زیر نظر بگیرد.

البته این فناوری هنوز کامل نیست. برای مثال، صدای ملخ‌ها همچنان شنیده می‌شود و اگر کسی با دقت بسیار زیاد نگاه کند، گاهی می‌تواند خطوط محو میله‌های نگهدارنده از جنس فیبر کربن را تشخیص دهد.

با این حال، پژوهشگران هم‌اکنون روی نسل بعدی این پهپاد کار می‌کنند. هدف آن‌ها افزودن فناوری کاهش صدا و استفاده از مواد کاملا شفاف است تا پهپاد تا حد امکان از دید پنهان شود.

منبع: ایسنا

دانش و فناوری