Max Home IndustryЕсли вы хотите узнать, может ли ваш робот видеть сквозь дым, вам понадобится дым.
Но студент Пенсильванского университета испытал шок, когда начал проводить ночной эксперимент по тестированию такого робота.
Вскоре после нажатия переключателя на дымовой машине сработала громкая пожарная сигнализация.
«Все здание всколыхнулось», — говорит с улыбкой Минмин Чжао из Пенсильванского университета. «Мой студент позвонил мне. Он был очень удивлен».
Этот инцидент стал небольшой неудачей для команды, разрабатывающей робота, оснащенного инновационной системой радиочувствительных датчиков.
Радиоволны могут позволить роботам или автономным транспортным средствам видеть сквозь густой дым, сильный дождь — или даже за углом. Такие волны могут даже обнаруживать скрытое оружие.
Но моделирование визуальных образов на основе радиоволн — необычный подход для роботов и автономных транспортных средств. Гораздо более устоявшимися в этих областях являются обычные оптические камеры, датчики обнаружения света и дальности (лидары) и другие датчики.
Однако профессор Чжао и его студенты разработали потенциально мощный способ для роботов видеть с помощью радиоволн.
Конечно, радар, который использует радиоволны, десятилетиями использовался для отслеживания самолетов, кораблей и погоды.
Но вращающаяся решетка на роботе профессора Чжао излучает радиоволны во всех направлениях.
Затем бортовая система искусственного интеллекта (ИИ) строит трехмерное изображение окружающей среды с помощью этой информации.
«То, что мы пытаемся сделать, — это, по сути, помочь роботам обрести сверхчеловеческое зрение — видеть в ситуациях, в которых человеческие глаза или традиционные визуальные датчики не могут этого сделать», — объясняет профессор Чжао.
Он предполагает, что эта технология может помочь будущему поисково-спасательному роботу спасти людей из горящего здания.
Последующие испытания бота использовали прозрачную пластиковую коробку, полную дыма, размещенную вокруг его вращающегося оборудования, чтобы избежать срабатывания пожарной сигнализации поблизости.
Хотя люди не могут их видеть, радиоволны являются формой света в том смысле, что они являются частью электромагнитного спектра, который также включает рентгеновские и гамма-лучи. Только небольшая часть спектра классифицируется как видимый свет.
Будучи светом, радиоволны могут отражаться от поверхностей и материалов, хотя и немного иным образом, чем видимый свет. Профессор Чжао и его коллеги спроектировали своего робота таким образом, чтобы он мог улавливать эти отражения радиоволн.
Решающим фактором здесь является то, что радиоволны намного длиннее видимых световых волн, а значит, они не блокируются крошечными частицами дыма.
Профессор Чжао говорит, что он также работал над адаптацией технологии, чтобы робот мог видеть часть пути за углом. Он предлагает думать об этом как о зале зеркал, только для радиоволн, а не для видимого света.
«Это действительно очень интересная работа и весьма впечатляющая», — говорит Фридеманн Райнхард из Университета Ростока в Германии, который не принимал участия в работе. В 2017 году профессор Райнхард и его коллеги описали, как сигналы Wi-Fi могут позволить шпионам заглядывать в частные комнаты.
Одно небольшое ограничение заключается в том, что вращающаяся решетка по определению не может видеть во всех направлениях одновременно. Профессор Райнхард говорит, что для очистки изображения, получаемого с помощью этого вращающегося устройства, по-видимому, необходим большой объем обработки данных, выполняемой системой.
Однако робот посылает радиоволны в миллиметровом диапазоне волн (волны длиной от одного до десяти миллиметров). Это та же технология, которая используется для некоторых установок 5G.
«Это потенциально очень привлекательно, это очень хорошо понятная, дешевая технология», — говорит профессор Рейнхард. «Я бы, конечно, хотел увидеть беспилотный автомобиль, едущий только по радару».
Но можно избежать использования вращающихся радиоизлучающих устройств, чтобы получить полную картину, говорит Фабио да Силва, основатель и генеральный 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 нечто похожее на эхолокацию, используемую летучими мышами. Она посылает радиоволны и «слушает», как волны возвращаются, что позволяет определить форму того, с чем они столкнулись.
Некоторые исследователи использовали радиоволны для обнаружения скрытого оружия, такого как спрятанные пистолеты и ножи.
Радиоволны могут даже «снять отпечатки пальцев» с деталей комнаты. Затем, если их снова просканировать, это покажет, были ли перемещены какие-либо предметы в комнате.
В прошлом году ученые в Германии предложили странам использовать этот метод для проверки управления запасами ядерного оружия в других странах. Это был бы один из способов узнать, перемещал ли кто-то боеголовки, например.
Отдельно Луана Оливери из Университета Лафборо исследовала использование другой формы невидимого электромагнитного излучения, терагерцовых волн. Они короче радиоволн, но длиннее видимых световых волн. «Эта длина волны особенно неисследована», — говорит доктор Оливери.
С помощью этой формы излучения можно видеть сквозь предметы и анализировать материалы, добавляет она. Такая система могла бы даже, в теории, идентифицировать определенные наркотики, определяя их химическую структуру.
Но хотя видение сквозь материалы может помочь спасательному боту найти застрявшего человека в какой-то будущей катастрофе, у него есть и другие применения. Полицейские и военные силы имеют доступ к радиотехнологиям, которые позволяют им видеть сквозь двери и стены, в некоторой степени.
«Военные действия — это, безусловно, один из рынков, на который оно рассчитано. Его можно использовать для поиска и убийства человека», — говорит да Силва. Он говорит, что представил технологию Wavsens Министерству обороны США и Министерству обороны Израиля.
И все же эти приложения не совсем удивительны, предполагает профессор Рейнхард, который указывает на то, что ряд новых технологий, в принципе, упростили обнаружение и нападение на людей.
«Возможно, радар звучит страшно, но дроны и дешевые камеры — это гораздо более опасная вещь», — говорит он.