Sensores Inspirados na Natureza Aumentam Visão de Máquinas Autônomas para Navegação Mais Segura

Sensores Inspirados na Natureza Aumentam Visão de Máquinas Autônomas para Navegação Mais Segura

Melhores capacidades de sensoriamento tornariam possível para drones navegar em ambientes perigosos e para carros prevenirem acidentes causados por erro humano. A tecnologia de sensores de ponta atual não processa dados rápido o suficiente, mas a natureza faz.

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 — mecanossensores — apenas detectam e processam informação essencial para a sobrevivência de um animal. Eles vêm na forma de pelos, cílios ou penas. Muitos mecanossensores biológicos filtram dados — a informação que recebem de um ambiente — de acordo com um limiar, como mudanças de pressão ou temperatura.

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

A ideia seria integrar sensores similares diretamente na carcaça de uma máquina autônoma, como asa de avião ou corpo de carro. Os mecanossensores poderiam ser personalizados para detectar forças predeterminadas que seriam associadas a um certo objeto que uma máquina autônoma precisa evitar.

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

Os mecanossensores artificiais são capazes de sensoriar, filtrar e computar muito rapidamente porque são rígidos. O material do sensor é projetado para mudar de forma rapidamente quando ativado por uma força externa. Mudar de forma faz partículas condutivas dentro do material se moverem mais próximas umas das outras, o que então 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 poderiam ser treinados para funcionar autonomamente com consumo mínimo de energia. Também não haveria barreiras para fabricar os sensores em uma variedade de tamanhos.