Gli insetti stanno ispirando i ricercatori dell'Università del South Australia a creare una nuova tecnologia basata sulla loro straordinaria visione.

Le capacità di elaborazione visiva della libellula fanno invidia non solo al regno animale, ma anche quello umano. Possono rimanere in aria sotto stretto controllo in attesa di potenziali compagni, prede o predatori. Usando la loro vista a quasi 360 gradi possono distinguere i bersagli su sfondi disordinati e quindi intraprendere l'azione appropriata.

Dottor Russell Brinkworth, un neuroscienziato dell'UniSA, ingegnere meccatronico ed esperto di robotica, e il professor Anthony Finn, Direttore dell'Istituto Difesa e Sistemi dell'UniSA ed esperto di elaborazione di sensori e sistemi autonomi, stanno usando cervelli di insetti come ispirazione per i sistemi di visione nei computer.

Per sei anni il dottor Brinkworth ha lavorato con un piccolo team che ha accuratamente misurato e modellato la neurologia del sistema di visione precoce del sirfide e della libellula. Negli ultimi otto anni, lui, Prof Finn, e un team in crescita di scienziati presso il Mawson Lakes Campus di UniSA, hanno replicato la funzionalità visiva di questi insetti e li stanno utilizzando come base per migliorare i sistemi di rilevamento nelle telecamere.

La loro ricerca bio-ispirata ha una gamma di applicazioni, dallo sviluppo di occhi bionici al miglioramento dei sistemi di navigazione delle auto senza conducente, avvistare droni in ambienti complicati, scansionare le foreste per acquisire informazioni dettagliate sui singoli alberi, migliorare le tecniche di riconoscimento facciale, e persino monitorare la fauna selvatica in aree densamente mimetizzate.

Replicando gli algoritmi visivi della libellula in un modello al computer, i ricercatori stanno costruendo sistemi di sensori in grado di trovare oggetti in scene molto luminose o molto scure, avere contrasti alti o bassi, e si trovano in paesaggi complessi e oscuri, qualcosa che i computer attualmente non riescono a fare bene.

"Le libellule hanno le stesse capacità degli umani, animali e altri insetti per adattarsi all'ambiente buio e chiaro, "Il dottor Brinkworth dice. "Hanno anche capacità di rilevamento e rilevamento superiori. Tutti questi processi visivi possono essere mappati per aiutarci a costruire sistemi in grado di operare in ambienti complessi.

"Il motivo per cui ci sono stati alcuni incidenti mortali che coinvolgono auto senza conducente è perché sono necessari ulteriori progressi nel campo dell'elaborazione visiva. Gli attuali sistemi di telecamere hanno difficoltà a distinguere tra oggetti chiari e scuri e oggetti diversi. La nostra ricerca sta aiutando a risolvere questo problema.

"Biologicamente, la struttura dell'occhio umano non è paragonabile agli occhi degli insetti e le due specie percepiscono le cose in modo molto diverso. Però, il modo in cui gli insetti elaborano le informazioni visive è molto simile agli umani.

"Prendiamo gli algoritmi che usano gli insetti, e li modifichiamo per adattarli ai nostri scopi, che si tratti di migliorare le riprese delle telecamere di sicurezza o di migliorare il riconoscimento facciale."

Gli stessi algoritmi di ispirazione biologica possono essere applicati anche al suono, rendendo più facile l'ascolto di oggetti in ambienti rumorosi.

Ciò significa che piccolo, calmatevi, obiettivi lenti, come droni, possono essere tracciati in base alle loro firme visive e acustiche.

Usando le loro capacità di elaborazione delle immagini e la loro esperienza di rilevamento, Il professor Finn e il dottor Brinkworth stanno anche conducendo un progetto UniSA per aiutare a combattere la crescente minaccia globale rappresentata dai droni che trasportano IED.

Gli ordigni esplosivi improvvisati sono tra le armi più letali nella guerra moderna, uccidendo o ferendo più di 3000 soldati in Afghanistan nel 2017.

Questa armamento dei droni da parte di gruppi terroristici ha portato il Defense Science and Technology (DST) Group a invitare ricercatori ed esperti dell'industria e del mondo accademico a trovare soluzioni tecnologiche.

Il progetto del prof. Finn e del dott. Brinkworth è una delle sole 14 proposte di Grand Challenge di successo (su più di 200 domande) a vincere finanziamenti dal Fondo per le tecnologie di nuova generazione da 730 milioni di dollari.

Utilizzando l'algoritmo ispirato alla neurologia e alla fisiologia degli insetti, il loro gruppo di ricerca ha sviluppato l'elettro-ottica, tecnologie di sensori a infrarossi e acustici in grado di rilevare velivoli a pilotaggio remoto a distanze impressionanti.

"Quello che abbiamo fatto è trasferire il modello del sirfide oltre la biologia e la simulazione e metterlo su computer embedded, " Dice il professor Finn. "Questi sono piccoli, sistemi portatili che ci permettono di elaborare immagini e dati a circa 100 frame al secondo, identificare in tempo reale obiettivi in ​​contesti molto complessi, anche quando occupano meno di un pixel dell'immagine o sono praticamente impercettibili."

"Se qualcuno vuole fermare l'operatività di un grande aeroporto, tutto quello che devono fare è far volare un piccolo drone nelle vicinanze. Lo abbiamo visto nel dicembre 2018 quando centinaia di voli sono stati cancellati all'aeroporto di Gatwick vicino a Londra a seguito di avvistamenti di droni vicino a una delle piste".

Lavorando in collaborazione con una società con sede a Sydney, Sistemi Midspar, e il Gruppo DST, Il professor Finn e il dottor Brinkworth sono stati in grado di estendere in modo significativo il raggio di rilevamento dei droni e contemporaneamente "ridurre in modo massiccio" i tassi di falsi allarmi in ambienti ingombranti.

Il progetto di rilevamento dei droni dovrebbe essere completato entro la fine del 2020.