Les chercheurs construisent des capteurs inspirés des araignées dans les coques de drones et de voitures autonomes afin qu'ils puissent mieux détecter les objets. Crédit :Taylor Callery
Et si les drones et les voitures autonomes avaient les "sens araignées" de Spider-Man ?
Ils pourraient en fait mieux détecter et éviter les objets, dit Andres Arrieta, professeur adjoint de génie mécanique à l'Université Purdue, car ils traiteraient les informations sensorielles plus rapidement.
De meilleures capacités de détection permettraient aux drones de naviguer dans des environnements dangereux et aux voitures de prévenir les accidents causés par une erreur humaine. La technologie de pointe actuelle des capteurs ne traite pas les données assez rapidement, mais la nature le fait.
Et les chercheurs n'auraient pas à créer une araignée radioactive pour donner aux machines autonomes des capacités de détection de super-héros.
Au lieu, Les chercheurs de Purdue ont construit des capteurs inspirés des araignées, chauves-souris, oiseaux et autres animaux, dont les sens réels sont des terminaisons nerveuses liées à des neurones spéciaux appelés mécanorécepteurs.
Les terminaisons nerveuses, les mécanocapteurs, ne détectent et ne traitent que les informations essentielles à la survie d'un animal. Ils se présentent sous forme de cheveux, cils ou plumes.
« Il y a déjà une explosion de données que les systèmes intelligents peuvent collecter - et ce taux augmente plus rapidement que ce que l'informatique conventionnelle serait capable de traiter, " dit Arrieta, dont le laboratoire applique les principes de la nature à la conception des structures, allant des robots aux ailes d'avion.
"La nature n'a pas à collecter toutes les données ; elle filtre ce dont elle a besoin, " il a dit.
De nombreux mécanocapteurs biologiques filtrent les données - les informations qu'ils reçoivent d'un environnement - selon un seuil, comme les changements de pression ou de température.
Dans la nature, Les 'spidey-senses' sont activés par une force associée à un objet qui s'approche. Les chercheurs donnent aux machines autonomes la même capacité grâce à des capteurs qui changent de forme lorsqu'ils sont incités par un niveau de force prédéterminé. Crédit :ETH Zürich images/Hortense Le Ferrand
Les mécanocapteurs velus d'une araignée, par exemple, sont situés sur ses pattes. Lorsqu'une toile d'araignée vibre à une fréquence associée à une proie ou à un partenaire, les mécanocapteurs le détectent, générant un réflexe chez l'araignée qui réagit alors très rapidement. Les mécanocapteurs ne détecteraient pas une fréquence inférieure, comme celle de la poussière sur la toile, parce que c'est sans importance pour la survie de l'araignée.
L'idée serait d'intégrer des capteurs similaires directement dans la coque d'une machine autonome, comme une aile d'avion ou la carrosserie d'une voiture. Les chercheurs ont démontré dans un article publié dans ACS Nano que des mécanocapteurs inspirés des poils d'araignées pourraient être personnalisés pour détecter des forces prédéterminées. Dans la vraie vie, ces forces seraient associées à un certain objet qu'une machine autonome doit éviter.
Mais les capteurs qu'ils ont développés ne se contentent pas de détecter et de filtrer à un rythme très rapide, ils calculent également, et sans avoir besoin d'une alimentation électrique.
"Il n'y a pas de distinction entre le matériel et le logiciel dans la nature ; tout est interconnecté, " dit Arrieta. " Un capteur est censé interpréter des données, ainsi que de les collecter et de les filtrer."
Dans la nature, une fois qu'un niveau de force particulier active les mécanorécepteurs associés au mécanocapteur poilu, ces mécanorécepteurs calculent l'information en passant d'un état à un autre.
Chercheurs Purdue, en collaboration avec Nanyang Technology University à Singapour et ETH Zürich, conçu leurs capteurs pour faire de même, et d'utiliser ces états marche/arrêt pour interpréter les signaux. Une machine intelligente réagirait alors en fonction de ce que ces capteurs calculent.
Ces mécanocapteurs artificiels sont capables de détecter, filtrage et calcul très rapides car rigides, dit Arrieta. Le matériau du capteur est conçu pour changer rapidement de forme lorsqu'il est activé par une force externe. Le changement de forme rapproche les particules conductrices du matériau les unes des autres, qui permet alors à l'électricité de circuler à travers le capteur et de transmettre un signal. Ce signal indique comment le système autonome doit réagir.
"Avec l'aide d'algorithmes d'apprentissage automatique, nous pourrions entraîner ces capteurs à fonctionner de manière autonome avec une consommation d'énergie minimale, " a déclaré Arrieta. " Il n'y a pas non plus d'obstacles à la fabrication de ces capteurs dans une variété de tailles. "
