Ваші очі можуть мати ідеальний зір, але вони все одно показують вам лише невелику частину світу, що вас оточує. Наприклад, ми не можемо візуально відрізнити гарячий предмет від холодного – наші очі не сприймають інфрачервоне світло. Ми не бачимо додаткові барви квітів, які вони показують в ультрафіолетовому світлі. Ми не бачимо, як комунікують між собою гаджети, бо не бачимо радіохвилі. Останні також дозволяють бачити предмети навіть в диму. Роботи, які використовують звичайні оптичні камери в якості очей, стикаються зі схожими обмеженнями зору. Саме тому студенти Пенсільванського університету створили робота з радарами замість очей, дозволивши машинам отримати надлюдський зір.
Під час нічного експерименту по випробуванню такого робота студент Пенсільванського університету відчув шок. Незабаром після того, як він увімкнув димову машину, голосно спрацювала пожежна сигналізація.
“Спрацювала вся будівля”, – з посмішкою говорить Мінмін Чжао з Пенсільванського університету. “Мені зателефонував мій студент. Він був дуже здивований”.
Цей інцидент став епізодом в історії розробки робота, оснащеного інноваційною системою очей.
Радіохвилі можуть дозволити роботам та автономним транспортним засобам бачити крізь густий дим, сильний дощ або навіть за поворотами. Радіохвилі можуть навіть виявляти приховану зброю.
Але імітація візуальних образів з сигналів радіохвиль – незвичайний підхід для роботів і автономних транспортних засобів. Зазвичай роботи для свого зору використовують звичайні оптичні камери, системи виявлення світла і визначення дальності (лідар) та інші датчики.
Професор Чжао і його учні розробили потенційно потужний спосіб машинного бачення з допомогою радіохвиль. Звичайно, радар, який використовує радіохвилі, десятиліттями використовувався для відстеження літаків, кораблів і погоди.
Але отехнологія професора Чжао розкидає радіохвилі в усіх напрямках, наче промені світла.
Потім вбудована система штучного інтелекту (ШІ) створює на основі цієї інформації тривимірне візуальне зображення навколишнього середовища.
“Те, що ми намагалися тут зробити, в основному полягає в тому, щоб допомогти роботам отримати надлюдський зір – бачити в ситуаціях, недоступних людським очам або традиційним візуальним датчикам”, – пояснює професор Чжао.
У наступних тестах бота використовувалася прозора пластикова коробка, наповнена димом, розміщена навколо очей-радарів, щоб уникнути спрацювання пожежної сигналізації.
Хоча люди не можуть їх бачити, радіохвилі є тим самим, що і світло – частиною електромагнітного спектра. Однак біологічні очі фіксують лише крихітний діапазон електромагнітного спектру. Цей діапазон ми сприймаємо та називаємо видимим світлом.
Радіохвилі можуть відбиватися від поверхонь та матеріалів, хоча і дещо іншим способом, ніж видиме світло. Професор Чжао і його колеги сконструювали свого робота таким чином, щоб він міг сприймати ці відбиття радіохвиль так само, як наші очі сприймають відбите сонячне світло.
Вирішальним фактором тут є те, що радіохвилі мають довжину хвилі набагато більшу, ніж хвилі видимого світла. Це означає, що радіохвилі не блокуються крихітними частинками диму.
Професор Чжао говорить, що він також працював над адаптацією технології, щоб робот міг бачити частину дороги за поворотом.
“Це дійсно дуже цікава робота і вельми вражаюча”, – говорить Фрідеман Райнхард з Університету Ростока в Німеччині, який не брав участі у цій роботі. У 2017 році професор Райнхард і його колеги описали, як сигнали Wi-Fi можуть дозволити шпигунам заглянути в окремі кімнати.
Робот посилає радіохвилі в міліметровому діапазоні хвиль довжиною від одного до десяти міліметрів. Це та ж технологія, яка використовується для деяких установок 5G.
“Це потенційно дуже привабливо, це дуже добре зрозуміла і дешева технологія”, – говорить професор Райнгард. “Я, звичайно, хотів би бачити безпілотний автомобіль, що рухається тільки на радарі”.
Одне невелике обмеження полягає в тому, що очі-радари фізично є одним радаром, який механічно обертається, а тому в кожну секунду часу може «бачити» лише вузьку ділянку простору. Професор Райнхард говорить, що велика частина обробки даних, що виконується системою, є необхідною для очищення зображення, що отримується в результаті роботи цього обертового пристрою.
Але можна обійтися без використання обертових радіовипромінювальних пристроїв, щоб отримати повну картину, говорить Фабіо да Сілва, засновник і виконавчий директор американської фірми Wavsens, яка також розробляє технологію радіозондування.
“Ми створили алгоритм, який дозволяє вам відчувати весь простір миттєво і безперервно, тому нам не потрібно обертати наші антени”, – говорить він.
Він описує систему як варіант ехолокації, використовуваної летючими мишами. Вона посилає радіохвилі і “слухає”, як хвилі повертаються, показуючи форму того, на що вони потрапили.
Радіохвилі можуть навіть “віддрукувати” деталі кімнати. Потім, при повторному скануванні пізніше, це покаже, чи були переміщені які-небудь предмети в кімнаті.
У минулому році, вчені в Німеччині запропонував країнам використовувати цей метод для ретельного вивчення управління запасами ядерної зброї. Це було б одним із способів дізнатися, переміщав чи хтось атомні боєголовки, наприклад.
Окремо Луана Олів’єрі з Університету Лафборо досліджувала використання випромінювання радіохвиль у діапазоні терагерц. Вони коротше радіохвиль, але довше хвиль видимого світла. “Ця довжина хвилі особливо невивчена”, – говорить доктор Олів’єрі.
Вона додає, що з допомогою такого випромінювання можна бачити крізь об’єкти та аналізувати матеріали. Теоретично така система може навіть ідентифікувати конкретні хімічні речовини, визначаючи їх хімічну структуру.
“Бойові дії – безперечно один з ринків, на якому він працює. Його можна використовувати, щоб знайти і вбити когось”, – говорить да Сілва. За його словами, він продемонстрував технологію Wavsens Міністерству оборони США і Міністерству оборони Ізраїлю.
“Може бути, радар звучить лякаюче, але дрони і дешеві камери – набагато більш небезпечна річ”, – говорить професор Райнхард.
За матеріалами: BBC
