Tu nie chodzi o niewidzialność. Chodzi o rozmycie.
Zespół naukowców z Northwestern University zaprezentował prototyp drona o nazwie Phantom Twist. Nie wykorzystuje technologii kamuflażu („tarczy niewidzialności”). Nie ma przezroczystych skrzydeł. To oszukuje twój mózg. Dzięki szybkiemu obrotowi części dron zamienia się w półprzezroczysty, rozmyty obiekt – unoszącą się w powietrzu mgłę, na której trudno się skupić i którą trudno śledzić.
Naukowcy zaprezentowali swoje odkrycia na konferencji Robotics: Science and Systems w Sydney. Początkowo ich celem nie było stworzenie niewidzialnego drona bojowego. Ich zadaniem nie było straszenie dzikich zwierząt. Jednak implikacje tej technologii wykraczają daleko poza obserwowanie ptaków.
Problem z tradycyjnym ukrywaniem się
Większość dronów, które widzimy, próbuje się ukryć, imitując skały lub drzewa. Można to osiągnąć za pomocą farby, przezroczystego plastiku lub próbując odchylić promienie świetlne wokół obudowy. To jest gra wizualna.
Ale aparaty i ludzkie oko świetnie radzą sobie z rejestrowaniem ruchu. Zwykły quadkopter ma solidną obudowę. Cztery wirniki obracają się i rama jest widoczna. Obiekt wyraźnie wyróżnia się na tle zachmurzonego nieba lub rozłożystego lasu.
Michael Rubenstein, starszy wykładowca na Northwestern University i pierwszy autor badania, ujął problem bez ogródek:
„Większość wysiłków mających na celu ukrycie dronów skupia się na tym, aby nie wyglądały jak otoczenie” – powiedział. „Zamiast tego zadaliśmy pytanie: czy moglibyśmy zaprojektować sam dron w oparciu o to, jak ludzie postrzegają ruch?”
Wynik? Maszyna, która zachowuje się bardziej jak wentylator sufitowy niż helikopter.
Jak ukryty jest Phantom Twist
Wyjmij cztery rotory. Usuń stabilną ramę.
Pozostał jeden silnik i jedno śmigło. To wszystko.
Ale oto sztuczka. Śmigło obraca się w jednym kierunku, a korpus obraca się w przeciwnym kierunku. Dla ludzkiego oka nie ma żadnych stałych elementów, na których można by się „złapać”. Cała konstrukcja obraca się 25 razy na sekundę.
Jest to zbyt szybkie, aby ludzki wzrok mógł wyraźnie rozpoznać obraz.
Emma Alexander, ekspertka w zespole ds. wizji komputerowej, wyjaśniła fizjologię tego efektu. Ludzkie oko gromadzi sygnały świetlne w miarę upływu czasu. Przypomina to działanie aparatu przy długim czasie otwarcia migawki. Gdy obiekty obracają się wystarczająco szybko, ich krawędzie stają się rozmyte. Nie widzisz formularza. Widzisz rozmycie.
Phantom Twist jest wizualnie około 10 razy gorszy od standardowego quadkoptera.
To nie znika. Staje się po prostu częścią hałasu tła. Półprzezroczyste miejsce, w którym powinien znajdować się mechanizm.
Projektowanie niewidzialności
Tego nie da się stworzyć metodą prób i błędów. I to nawet nie jest zaprojektowane ręcznie.
Zespół wykorzystał algorytmy. Wygenerowali 20 000 teoretycznych konfiguracji dronów. Każdy z nich losowo rozmieścił silnik, akumulator, płytkę drukowaną i przeciwwagę. Podstawowym wymaganiem była stabilność. Jeśli dron spadł z nieba, to się nie liczyło.
Następnie przeniesiono się do sztucznej inteligencji.
System iteracyjnie przebudowywał komponenty. Przetestowała widoczność pod niemal każdym kątem, biorąc pod uwagę ograniczenia aerodynamiczne. Uruchomiono symulacje, w których obracający się dron został nałożony na 100 rzeczywistych teł: niebo, drzewa, budynki.
Model percepcji oceniał każdy projekt. Jak dobrze wtapia się w tło? Niższe wyniki były lepsze. System wybrał 500 najbardziej niewidocznych opcji, rozpoczął cykl od nowa i wymusił dodatkowe ukrycie.
Kiedy matematyka zadziałała, złożyli drona.
Ostateczna forma jest dziwna. Celowo rozciągnięte. Elementy znajdują się na różnych wysokościach i pod różnymi kątami. Pomiędzy częściami jest pusta przestrzeń. Po co? Ponieważ jeśli części podczas obrotu nakładają się na siebie, tworzą solidną sylwetkę – wyraźny kształt, który łatwo zauważyć.
Po odsunięciu ich rozmycie pozostaje rozproszone i niewyraźne.
Dlaczego to jest ważne?
Zanieczyszczenie hałasem pozostaje problemem. Śmigło wiruje, cienkie pręty nośne odbijają światło. To nie jest duch doskonały.
Ale to wystarczy, aby zmienić podejście do badań środowiskowych.
Wyobraź sobie monitorowanie gniazdujących ptaków bez ich płoszenia. Dron nie wygląda na drapieżnika. Wygląda to na usterkę w powietrzu.
Inspekcje terenów podmokłych stają się cichsze i mniej uciążliwe. Stada ptactwa wodnego nie rozpraszają się, gdy unosi się nad nimi czarny quadkopter.
Inspekcja starych mostów lub linii energetycznych nie zmienia zachowań ludzi. Ludzie na dole nie zatrzymują się, żeby popatrzeć na warkot samochodu nad głową. Rozpływa się na obrzeżach uwagi.
Zespół pracuje już nad wersjami nowej generacji. Cichsze jednostki napędowe, czystsze materiały, poprawiona aerodynamika.
Na razie Phantom Twist istnieje jako dowód koncepcji. Udowadnia, że bycie ukrytym nie oznacza pozostania niewykrytym. Oznacza bycie postrzeganym jako część otaczającego świata.
Rubenstein i Alexander wskazali nową granicę dla lotów o niskiej obserwowalności. Gdzie najlepszym kamuflażem nie jest kolor. I prędkość.
I może dlatego już nigdy nie zauważysz drona przelatującego nad głową. Dopóki nie spojrzysz w dół i nie zobaczysz, że ziemia pozostaje nietknięta.
