Ваши глаза могут иметь идеальное зрение, но они все равно показывают вам лишь небольшую часть окружающего вас мира. Например, мы не можем визуально отличить горячий объект от холодного – наши глаза не воспринимают инфракрасный свет. Мы не видим дополнительных красок цветов, которые они показывают в ультрафиолетовом свете. Мы не видим, как коммуницируют между собой гаджеты, потому что не видим радиоволны. Последние также позволяют видеть предметы даже в дыму. Роботы, использующие обычные оптические камеры в качестве глаз, сталкиваются с аналогичными ограничениями зрения. Именно поэтому студенты Пенсильванского университета создали робота с радарами вместо глаз, позволив машинам получить сверхчеловеческое зрение.
Во время ночного эксперимента по испытанию такого робота студент Пенсильванского университета испытал шок. Вскоре после того, как он включил дымовую машину, громко сработала пожарная сигнализация.
«Сработало все здание», — с улыбкой говорит Минмин Чжао из Пенсильванского университета. «Мне позвонил мой студент. Он был очень удивлен».
Этот инцидент стал эпизодом в истории разработки робота, оснащенного инновационной системой глаз.
Радиоволны могут позволить роботам и автономным транспортным средствам видеть сквозь густой дым, сильный дождь или даже за поворотами. Радиоволны могут даже обнаруживать скрытое оружие.
Но имитация визуальных образов из сигналов радиоволн-необычный подход для роботов и автономных транспортных средств. Обычно роботы для своего зрения используют обычные оптические камеры, системы обнаружения света и определения дальности (лидар) и другие датчики.
Профессор Чжао и его ученики разработали потенциально мощный способ машинного видения с помощью радиоволн. Конечно, радар, использующий радиоволны, десятилетиями использовался для отслеживания самолетов, кораблей и погоды.
Но отехнология профессора Чжао разбрасывает радиоволны во всех направлениях, словно лучи света.
Затем встроенная система искусственного интеллекта (ИИ) создает на основе этой информации трехмерное визуальное представление окружающей среды.
«То, что мы пытались здесь сделать, в основном состоит в том, чтобы помочь роботам получить сверхчеловеческое зрение – видеть в ситуациях, недоступных человеческим глазам или традиционным визуальным датчикам», — объясняет профессор Чжао.
В последующих тестах бота использовалась прозрачная пластиковая коробка, наполненная дымом, размещенная вокруг глаз-радаров, чтобы избежать срабатывания пожарной сигнализации.
Хотя люди не могут их видеть, радиоволны — это то же самое, что и Свет — часть электромагнитного спектра. Однако биологические глаза фиксируют лишь крошечный диапазон электромагнитного спектра. Этот диапазон мы воспринимаем и называем видимым светом.
Радиоволны могут отражаться от поверхностей и материалов, хотя и немного иначе, чем видимый свет. Профессор Чжао и его коллеги сконструировали своего робота таким образом, чтобы он мог воспринимать эти отражения радиоволн так же, как наши глаза воспринимают отраженный солнечный свет.
Решающим фактором здесь является то, что радиоволны имеют длину волны намного большую, чем волны видимого света. Это означает, что радиоволны не блокируются крошечными частицами дыма.
Профессор Чжао говорит, что он также работал над адаптацией технологии, чтобы робот мог видеть часть дороги за поворотом.
«Это действительно очень интересная работа и весьма впечатляющая», — говорит Фридеман Райнхард из Университета Ростока в Германии, который не принимал участия в этой работе. В 2017 году профессор Рейнхард и его коллеги описали, как сигналы Wi-Fi могут позволить шпионам заглядывать в отдельные комнаты.
Робот посылает радиоволны в миллиметровом диапазоне волн длиной от одного до десяти миллиметров. Это та же технология, которая используется для некоторых установок 5G.
«Это потенциально очень привлекательно, это очень хорошо понятная и дешевая технология», — говорит профессор Райнгард. «Я, конечно, хотел бы видеть беспилотный автомобиль, движущийся только на радаре».
Одно небольшое ограничение заключается в том, что глаза-радары физически являются одним радаром, который механически вращается, а потому в каждую секунду времени может «видеть» лишь узкий участок пространства. Профессор Райнхард говорит, что большая часть обработки данных, выполняемой системой, необходима для очистки изображения, получаемого в результате работы этого вращающегося устройства.
Но можно обойтись без использования вращающихся радиоизлучающих устройств, чтобы получить полную картину, говорит Фабио да Силва, основатель и исполнительный директор американской фирмы Wavsens, которая также разрабатывает технологию радиозондирования.
«Мы создали алгоритм, который позволяет вам мгновенно и непрерывно ощущать все пространство, поэтому нам не нужно вращать наши антенны», — говорит он.
Он описывает систему как вариант эхолокации, используемой летучими мышами. Она посылает радиоволны и» слушает», как волны поворачиваются, показывая форму того, на что они попали.
Радиоволны могут даже «отпечатать» детали комнаты. Затем, при повторном сканировании позже, это покажет, были ли перемещены какие-либо предметы в комнате.
В прошлом году, ученые в Германии предложил странам использовать этот метод для тщательного изучения управления запасами ядерного оружия. Это был бы один из способов узнать, перемещал ли кто-то атомные боеголовки, например.
Отдельно Луана Оливьери из Университета Лафборо исследовала использование радиоволн в терагерцовом диапазоне. Они короче радиоволн, но длиннее волн видимого света. «Эта длина волны особенно неизучена», — говорит доктор Оливьери.
Она добавляет, что с помощью такого излучения можно видеть сквозь объекты и анализировать материалы. Теоретически такая система может даже идентифицировать определенные химические вещества, определяя их химическую структуру.
«Боевые действия-бесспорно один из рынков, на котором он работает. Его можно использовать, чтобы найти и убить кого — то», — говорит да Силва. По его словам, он продемонстрировал технологию Wavsens Министерству обороны США и Министерству обороны Израиля.
«Может быть, радар звучит пугающе, но дроны и дешевые камеры – гораздо более опасная вещь», — говорит профессор Райнхард.
По материалам: BBC
