美国受蝗虫启发研发低功率碰撞探测器 可用于自动驾驶汽车

盖世汽车报：蝗灾是指数百万只蝗虫飞越天空袭击农作物，但在这大群蝗虫中，它们不会相互碰撞。据外媒报道，受此启发，美国宾夕法尼亚州立大学的一个工程师团队正在开发一种低功耗碰撞探测器，该探测器可以模拟蝗虫的防撞反应，帮助机器人、无人机甚至自动驾驶汽车避免碰撞事故。

图片来源：宾夕法尼亚州立大学工程科学与力学助理教授Saptarshi Das说， “我们一直在寻找具有非凡能力的动物，这些动物在某些方面比人类做得更好。昆虫可以飞行，但不会碰撞，因此它们的视觉能力被用来设计自动化系统。后来，我们发现蝗虫是最独特的。蝗虫之所以不同寻常，是因为它们有一个特殊的神经元——小叶巨型运动检测器，可以用于碰撞离子回避。根据研究人员的说法，这种神经元可以接收两种不同的信号。逐渐靠近的蝗虫的图像将落在躲避蝗虫的眼睛上。蝗虫越靠近，图像就越大，触发神经元的信号就越强；此外，另一个输入信号是接近蝗虫相对于躲避蝗虫的角速度的变化。由于神经元有两个分支，蝗虫会计师计算两个输入信号的变化，并意识到将发生碰撞，导致躲避蝗虫改变方向。因此，研究人员开发了一种紧凑的纳米级碰撞探测器，使用单层硫化钼作为光电探测器。他们将光电探测器放置在可编程浮栅存储器结构的顶部，该结构可以用少量能量模拟蝗虫的神经元反应。根据研究人员的说法，蝗虫以每小时2到3英里的速度移动，可以在数百毫秒内改变方向。他们使用非线性数学方法来做出运动决策，并且需要最小的能量消耗。这种快速响应和最小的能量消耗对于机械碰撞检测器是非常有吸引力的。目前，用于自动驾驶汽车的探测器非常大且重量很大。研究人员制造的碰撞探测器可以在两秒内做出反应。此外，这种基于硫化钼的传感器不是通用的探测器，只能针对特定任务。然而，由于其体积小、能耗低，它也是实用的。光电探测器将响应迎面而来的物体（即激励信号）增加器件的电流，而底层可编程存储器堆栈将减少电流（即抑制信号）。当物体靠近时，激励信号会被添加到抑制性刺激中，使设备的电流产生非单调性变化，以模仿蝗虫LGMD神经元的防撞反应。研究人员表示，“蝗虫只会避免与其他蝗虫碰撞，我们的设备可以检测不同速度的各种物体，以避免潜在的碰撞事故。”目前，研究人员只测试了碰撞路径上的物体，需要优化它们对其他碰撞情况的反应。研究人员说：“我们无法测量每种情况，所以我们开发了一个数值模型。我们还可以测试在同一芯片上安装多个设备是否会更好。到目前为止，似乎单个设备就足够了。然而，多像素碰撞检测器阵列可以在3D空间中避免碰撞。”

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