เทคโนโลยีโดรน

รูปแบบของโดมที่พลิกกลับได้เหล่านี้บนปีกของโดรนจะช่วยให้สามารถจดจำสภาวะที่เป็นอันตรายได้ในเสี้ยววินาทีและตอบสนองอย่างรวดเร็ว การศึกษาที่ดำเนินการโดยนักวิจัยจาก Purdue University และ University of Tennessee, Knoxville เป็นหนึ่งในการสาธิตครั้งแรกของวัสดุ metamaterial ที่ใช้รูปร่างของมันเพื่อเรียนรู้วิธีปรับตัวให้เข้ากับสภาพแวดล้อมด้วยตัวมันเอง บทความนี้ตีพิมพ์ในวารสารAdvanced Intelligent Systems ต่างจากมนุษย์และสิ่งมีชีวิตอื่นๆ ยานพาหนะไร้คนขับขาดวิธีการกรองข้อมูลที่ไม่ต้องการ ซึ่งทำให้เวลาในการตอบสนองต่อการเปลี่ยนแปลงในสภาพแวดล้อมช้าลง "มีปัญหานี้เรียกว่า 'ข้อมูลจม' โดรนไม่สามารถใช้ความสามารถในการบินได้อย่างเต็มที่เนื่องจากมีข้อมูลมากเกินไปในการประมวลผลจากเซ็นเซอร์ ซึ่งทำให้ไม่สามารถบินได้อย่างปลอดภัยในบางสถานการณ์" Andres Arrieta รองศาสตราจารย์ด้านวิศวกรรมเครื่องกลของ Purdue ซึ่งได้รับการแต่งตั้งเป็นไมตรีในการบินและอวกาศกล่าว วิศวกรรม. พื้นผิวที่ปกคลุมด้วยโดมที่สามารถรับรู้ถึงสิ่งรอบข้างจะเป็นขั้นตอนในการทำให้ปีกของโดรนสามารถรับรู้ข้อมูลทางประสาทสัมผัสที่จำเป็นที่สุดเท่านั้น เนื่องจากต้องใช้แรงเพียงเล็กน้อยในการกลับโดม แรงที่ต่ำกว่าเกณฑ์นี้จะถูกกรองออกโดยอัตโนมัติ ตัวอย่างเช่น การรวมกันเฉพาะของโดมที่โผล่ขึ้นและลงที่บางส่วนของปีก อาจบ่งบอกให้ระบบควบคุมของโดรนทราบว่าปีกกำลังประสบกับรูปแบบความกดดันที่เป็นอันตราย รูปแบบโดมอื่นๆ อาจบ่งบอกถึงอุณหภูมิที่เป็นอันตรายหรือวัตถุกำลังเข้าใกล้ Arrieta กล่าว ให้ความจำเชื่อมโยงโดรนผ่านความรู้สึก อาจดูแปลกที่โดมกลับด้านสามารถให้สัญญาณความจำแก่ปีก โดรน สำหรับสภาวะที่เป็นอันตราย แต่มนุษย์และสัตว์ยังใช้แนวคิดที่ไม่เกี่ยวข้องกันเพื่อรับรู้ความสัมพันธ์ กลยุทธ์การเรียนรู้นี้เรียกว่าหน่วยความจำเชื่อมโยง ตัวอย่างเช่น เมื่อคุณลืมชื่อสถานที่ คุณอาจใช้รายละเอียดเช่นสีของอาคารเพื่อจดจำสถานที่นั้น การเรียกคืนหน่วยความจำบางส่วนจะช่วยให้คุณสร้างหน่วยความจำเวอร์ชันที่สมบูรณ์ยิ่งขึ้นได้ ห้องทดลองของ Arrieta สำรวจวิธีที่รูปร่างของวัสดุเชิงวิศวกรรมสามารถช่วยคำนวณและประมวลผลข้อมูลได้ ห้องปฏิบัติการของเขามักได้รับแรงบันดาลใจจากวิธีที่แมงมุมและสัตว์อื่นๆ ใช้รูปร่างทางกายวิภาคของพวกมันเพื่อรับรู้และเข้าใจโลกรอบตัว เป็นเวลาหลายทศวรรษแล้วที่อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ได้รับการออกแบบมาเพื่อบันทึกและเรียกค้นภาพโดยการเข้ารหัสข้อมูลในรูปแบบของพิกเซลสีดำหรือสีขาวเป็นเลขศูนย์หรือหนึ่ง เนื่องจากโดมสามารถใช้เพียงสองสถานะ - โผล่ขึ้นหรือโผล่ลง - สถานะเหล่านี้สามารถทำหน้าที่เหมือนเลขศูนย์และสถานะหนึ่งเพื่อสร้างรูปแบบเชิงพื้นที่สำหรับการสร้างหน่วยความจำเชื่อมโยง Arrieta และทีมงานของเขาแสดงให้เห็นในการศึกษาว่าเมื่อแรงระดับหนึ่งเปลี่ยนโดม เซ็นเซอร์ที่ฝังอยู่ในส่วนแบนของแผ่นวัสดุ metamaterial ที่ล้อมรอบโดมจะตรวจจับการเปลี่ยนแปลงของรูปร่าง จากนั้นสัญญาณไฟฟ้าจะกระตุ้นอุปกรณ์หน่วยความจำที่เรียกว่า memristor เพื่อทำการบันทึกแรงและตำแหน่งที่ตรวจพบบนแผ่นงาน ในแต่ละตัวอย่างของโดมกลับด้าน วัสดุ metamaterial จะเรียนรู้ที่จะจดจำรูปแบบที่แรงระดับหนึ่งสร้างขึ้นบนพื้นผิวของมัน ในทางปฏิบัติ ปีกโดรนจะสามารถเรียกคืนรูปแบบที่เกี่ยวข้องกับสภาวะที่เป็นอันตรายได้อย่างรวดเร็ว เนื่องจากวัสดุ metamaterial จะเก็บบันทึก "ความทรงจำบางส่วน" ทั้งหมดจากรูปแบบโดมคว่ำเป็น "ความทรงจำที่สมบูรณ์" เดียวที่รูปแบบเหล่านี้สร้างขึ้นทั้งหมด จากการศึกษานี้ นักวิจัยเชื่อว่า metamaterial ไม่จำเป็นต้อง "บัฟเฟอร์" เพื่อเรียกคืนข้อมูลที่เก็บไว้ภายในตัวมันเองเมื่อเวลาผ่านไป เนื่องจากวัสดุ metamaterial สามารถผลิตได้ด้วยวิธีการที่มีอยู่แล้ว โดมเหล่านี้จึงสามารถครอบคลุมพื้นผิวขนาดใหญ่อย่างปีกของโดรนได้อย่างง่ายดาย Arrieta กล่าว ต่อไป นักวิจัยจะทดสอบว่าวัสดุตอบสนองต่อสภาพแวดล้อมอย่างไรโดยอิงตามข้อมูลที่เรียนรู้จากโดม Arrieta คาดว่าจะสามารถสร้างปีกโดรนโดยใช้การออกแบบวัสดุนี้ในอีกสามถึงห้าปีข้างหน้า งานวิจัยนี้ได้รับการสนับสนุนโดยสำนักงานโครงการวิจัยขั้นสูงกลาโหม มูลนิธิวิทยาศาสตร์แห่งชาติ และสมาคมทุนสนับสนุนอวกาศอินเดียนา