Искусственные усы морского льва позволят автономным транспортным средствам и дронам искать и общаться с другими устройствами. С помощью датчика разницы во времени прибытия (TDoA) беспилотник сможет обнаруживать колебания, которые вызывают другие аппараты. О разработке подробно рассказали в журнале Nature: Scientific Reports.

Группа ученых из Городского университета Лондона создала искусственные усы, способные определять местонахождение источника колебаний потока в жидкости. Именно так устроены усы морских львов.

«Исследование поведения морских львов показало, что они способны определять направление встречных вихрей, даже когда они сталкиваются с противоположной стороны, — поясняют исследователи в качестве предыстории. — Эти эксперименты показали, что система усов и нейронная обработка сигналов у животных, по-видимому, способны определять направление прибытия (DoA) только с одной стороны вибриссных подушечек. Следовательно, временные различия между стимуляцией усов являются вероятным методом определения угла».

Модель головы морского льва

Чтобы доказать эту концепцию и посмотреть, сможет ли она найти применение где-либо еще, команда сод искусственному воспроизведению усов — созданию двумерного массива датчиков для усов и трехмерного массива, смоделированного по образцу головы морского льва. Вставив массивы в резервуар с водой и генератором вихрей, команда доказывает, что их модель работы усов оказалась верной — и искусственные версии действительно могли использовать разницу во времени прибытия (TDoA) для обнаружения источника возмущения.

«Обычный массив, прикрепленный к пластине, — это более практичное развертывание датчиков для будущих приложений, — заключает команда, — включая автономные системы подводной навигации и слежения. Использование нескольких троек датчиков приводит к переопределенной системе, который дает более точные решения путем объединения выходных данных всех подходящих триплетов. Кроме того, методы машинного обучения или обучения могут еще больше повысить надежность системы и снизить ее чувствительность к шуму. Регулярный шаблон массива использовался в качестве простого макета для обеспечения вихревой импульс можно было надежно уловить».

Модель тестирования искусственных усов

Команда также работает над переносом концепции из воды в воздух, создавая аэродинамический профиль, оснащенный массивом искусственных усов, чтобы контролировать воздушный поток — надеясь, что те же расчеты, которые нашли источник возмущения в воде, будут позволяют им обнаруживать другие самолеты по их кильватерному следу.