Sensores inspirados na natureza podem ajudar máquinas autônomas a enxergar melhor

Melhores capacidades de detecção permitiriam que os drones navegassem em ambientes perigosos e que os carros evitassem acidentes causados ​​por erro humano. A atual tecnologia de sensores de última geração não processa dados com rapidez suficiente, mas a natureza sim.

Pesquisadores construíram sensores inspirados em aranhas, morcegos, pássaros e outros animais cujos sentidos reais são terminações nervosas ligadas a neurônios especiais chamados mecanorreceptores. As terminações nervosas – mecanosensores – apenas detectam e processam informações essenciais para a sobrevivência de um animal. Eles vêm na forma de cabelos, cílios ou penas. Muitos mecanossensores biológicos filtram dados — as informações que recebem de um ambiente — de acordo com um limite, como mudanças de pressão ou temperatura.

Os mecanosensores peludos de uma aranha, por exemplo, estão localizados em suas pernas. Quando a teia de uma aranha vibra em uma frequência associada à presa ou a um parceiro, os mecanosensores a detectam, gerando um reflexo na aranha que reage muito rapidamente. Os mecanosensores não detectariam uma frequência mais baixa, como a de poeira na teia, porque não é importante para a sobrevivência da aranha.

A ideia seria integrar sensores semelhantes diretamente na carcaça de uma máquina autônoma, como a asa de um avião ou a carroceria de um carro. Os mecanosensores podem ser customizados para detectar forças predeterminadas que estariam associadas a um determinado objeto que uma máquina autônoma precisa evitar.

Além de detectar e filtrar em uma taxa muito rápida, os sensores também computam sem precisar de uma fonte de alimentação. Na natureza, uma vez que um determinado nível de força ativa os mecanorreceptores associados ao mecanossensor peludo, os mecanorreceptores computam as informações mudando de um estado para outro. Os novos sensores fazem o mesmo e usam esses estados ligado/desligado para interpretar os sinais. Uma máquina inteligente reagiria então de acordo com o que os sensores calculam.

Os mecanosensores artificiais são capazes de detectar, filtrar e computar muito rapidamente porque são rígidos. O material do sensor é projetado para mudar rapidamente de forma quando ativado por uma força externa. A mudança de forma faz com que as partículas condutoras dentro do material se aproximem umas das outras, o que permite que a eletricidade flua através do sensor e carregue um sinal. Este sinal informa como o sistema autônomo deve responder.

Usando algoritmos de aprendizado de máquina, os sensores podem ser treinados para funcionar de forma autônoma com consumo mínimo de energia. Também não haveria barreiras para fabricar os sensores em uma variedade de tamanhos.