Les insectes inspirent les chercheurs de l'Université d'Australie-Méridionale à créer une nouvelle technologie basée sur leur vision extraordinaire.

Les capacités de traitement visuel de la libellule font l'envie non seulement du règne animal, mais l'humain aussi. Ils peuvent rester en l'air sous un contrôle très strict en attendant des partenaires potentiels, proies ou prédateurs. Grâce à leur vue à près de 360 ​​degrés, ils peuvent discerner des cibles sur des arrière-plans encombrés, puis prendre les mesures appropriées.

Dr Russell Brinkworth, un neuroscientifique UniSA, ingénieur mécatronique et expert en robotique, et le professeur Anthony Finn, Directeur de l'Institut de la Défense et des Systèmes à l'UniSA et expert en traitement de capteurs et systèmes autonomes, utilisent des cerveaux d'insectes comme source d'inspiration pour les systèmes de vision dans les ordinateurs.

Pendant six ans, le Dr Brinkworth a travaillé avec une petite équipe qui a minutieusement mesuré et modélisé la neurologie du système de vision précoce du syrphe et de la libellule. Au cours des huit dernières années, il, Professeur Finn, et une équipe grandissante de scientifiques au campus Mawson Lakes d'UniSA, ont reproduit la fonctionnalité visuelle de ces insectes et les utilisent comme base pour améliorer les systèmes de détection dans les caméras.

Leur recherche bio-inspirée a une gamme d'applications, du développement des yeux bioniques à l'amélioration des systèmes de navigation des voitures sans conducteur, repérer des drones dans des environnements compliqués, analyser les forêts pour capturer des informations détaillées sur les arbres individuels, améliorer les techniques de reconnaissance faciale, et même surveiller la faune dans des zones densément camouflées.

En reproduisant les algorithmes visuels de la libellule dans un modèle informatique, les chercheurs construisent des systèmes de capteurs capables de trouver des objets dans des scènes très lumineuses ou très sombres, avoir des contrastes élevés ou faibles, et se trouvent dans des paysages complexes et obscurs - quelque chose que les ordinateurs ne réussissent actuellement pas à bien faire.

"Les libellules ont la même capacité que les humains, animaux et autres insectes pour s'adapter à un environnement sombre et clair, " dit le Dr Brinkworth. " Ils ont également des compétences supérieures en matière de suivi et de détection. Tous ces processus visuels peuvent être cartographiés pour nous aider à construire des systèmes capables de fonctionner dans des environnements complexes.

« La raison pour laquelle il y a eu des accidents mortels impliquant des voitures sans conducteur est que davantage de progrès doivent être réalisés dans le domaine du traitement visuel. Les systèmes de caméras actuels ont du mal à faire la différence entre la lumière et l'obscurité et les différents objets. Nos recherches aident à résoudre ce problème.

« Biologiquement, la structure de l'œil humain est peu comparable à celle des yeux d'insecte et les deux espèces perçoivent les choses très différemment. Cependant, la façon dont les insectes traitent l'information visuelle est remarquablement semblable à celle des humains.

"Nous prenons les algorithmes que les insectes utilisent, et nous les modifions en fonction de nos besoins, que ce soit pour améliorer les images des caméras de sécurité ou pour améliorer la reconnaissance faciale."

Les mêmes algorithmes d'inspiration biologique peuvent également être appliqués au son, facilitant l'écoute d'objets dans des environnements bruyants.

Cela signifie que petit, calmer, cibles lentes, comme les drones, peuvent être suivis en fonction de leurs signatures visuelles et acoustiques.

En utilisant leurs compétences en traitement d'images et leur expertise en détection, Le professeur Finn et le Dr Brinkworth dirigent également un projet UniSA pour aider à lutter contre la menace mondiale croissante posée par les drones porteurs d'IED.

Les engins explosifs improvisés sont parmi les armes les plus meurtrières de la guerre moderne, tuant ou blessant plus de 3000 soldats en Afghanistan en 2017.

Cette militarisation des drones par des groupes terroristes a conduit le Groupe des sciences et technologies de la défense (DST) à inviter des chercheurs et des experts de l'industrie et du monde universitaire à proposer des solutions technologiques.

Le projet du professeur Finn et du Dr Brinkworth est l'une des 14 propositions réussies du Grand Challenge (sur plus de 200 candidatures) à remporter un financement du Fonds pour les technologies de la prochaine génération de 730 millions de dollars.

En utilisant l'algorithme inspiré de la neurologie et de la physiologie des insectes, leur équipe de recherche a développé l'électro-optique, technologies de capteurs infrarouges et acoustiques capables de détecter les aéronefs télépilotés à des distances impressionnantes.

"Ce que nous avons fait, c'est faire évoluer le modèle du syrphe au-delà de la biologie et de la simulation et le mettre sur des ordinateurs embarqués, " dit le professeur Finn. " Ce sont des petits, des systèmes portables qui nous permettent de traiter des images et des données à environ 100 images par seconde, identifier des cibles dans des contextes très complexes en temps réel, même lorsqu'ils occupent moins d'un pixel de l'image ou sont pratiquement inaudibles."

"Si quelqu'un veut empêcher un grand aéroport de fonctionner, tout ce qu'ils ont à faire est de piloter un petit drone à proximité. Nous l'avons vu en décembre 2018, lorsque des centaines de vols ont été annulés à l'aéroport de Gatwick, près de Londres, à la suite d'observations de drones près de l'une des pistes. »

En collaboration avec une entreprise basée à Sydney, Systèmes Midspar, et le Groupe DST, Le professeur Finn et le Dr Brinkworth ont pu étendre considérablement la portée à laquelle les drones peuvent être détectés tout en « réduisant massivement » les taux de fausses alarmes dans les environnements encombrés.

Le projet de détection de drones devrait être achevé d'ici la fin de 2020.