راز ایجاد یک بال هواپیمای بدون سرنشین امن‌تر

بریتنی گرایمز -26 اکتبر 2022 -عکاسی میشل لی/iStock

درپوشهای کوچک بالای فنجان‌ها برای تحمل بیشتر فشار به سمت پایین برای نوشابه‌ای که دریافت کرده‌اید عمل می‌کند. از این گنبدها در بالای درب های پلاستیکی نوشیدنی، الگوهایی را الهام گرفته اند که در بال های هواپیمای بدون سرنشین گنجانده شده است.

گنبدها را می توان وارونه یا در جهات مختلف قرار داد. هدف از این طرح های گنبدی شکل این است که به پهپاد راهی بدهد تا شرایط خطرناک را در نظر بگیرد و به سرعت به آنها واکنش نشان دهد.

این مطالعه در مجله Advanced Intelligent Systems منتشر شد.

محققان دانشگاه پوردو و دانشگاه تنسی، ناکسویل کشف جدیدی در استفاده از فراماده پیدا کردند که از اشکالی شبیه به گنبدهای بالای درپوش‌های پلاستیکی برای انطباق با محیط اطراف خود استفاده می‌کند. فرامواد مواد مصنوعی با ساختاری هستند که دارای خواصی هستند که معمولاً در طبیعت یافت نمی شوند.

وسایل نقلیه خودمختار مانند پهپادها (پهپاد – وسایل نقلیه هوایی بدون سرنشین) راهی برای فیلتر کردن اطلاعات، در این مورد شرایط خطرناک، ندارند، و بنابراین زمان واکنش کند می شود. آندرس آریتا، دانشیار مهندسی مکانیک پوردو  در هوانوردی، گفت: «پهپادها نمی‌توانند از قابلیت پرواز کامل خود استفاده کنند، زیرا داده‌های زیادی برای پردازش از حسگرهایشان وجود دارد، که مانع از پرواز ایمن آن‌ها در شرایط خاص می‌شود.

راه‌حل این مشکل استفاده از سطوح گنبدی است که می‌توانند محیط اطراف خود را بهتر حس کنند و به بال‌های هواپیمای بدون سرنشین اجازه می‌دهند فقط اطلاعات حسی ضروری را به دست آورند و از مقادیر زیادی اطلاعات اضافی اجتناب کنند. حداقل مقدار نیرو برای معکوس کردن یک گنبد، فیلتر کردن هر چیز غیر ضروری دیگری مورد نیاز است.

تعداد معینی از گنبدهایی که در قسمت‌های خاصی از بال‌های هواپیمای بدون سرنشین بالا یا پایین می‌آیند، می‌توانند با علامت دادن به سیستم کنترل پهپاد، الگوی فشار خطرناکی را نشان دهند. مثال دیگر استفاده از گنبدها برای نشان دادن دمای خطرناک به پهپاد است.

گنبدهای معکوس می‌توانند به بال‌های هواپیمای بدون سرنشین اجازه دهند نوعی «حافظه» داشته باشند و در نهایت شرایط خطرناک را تشخیص دهند. این استراتژی یادگیری، حافظه تداعی یا یادآوری بخش‌هایی از حافظه برای ساختن نسخه کامل نامیده می‌شود. به عنوان مثال، استفاده از حواس مانند به خاطر سپردن رنگ خاصی که دیده شده است، یا صدایی که شنیده شده و قابل یادآوری است و سپس ایجاد نسخه کامل آن خاطره. محققان روش‌هایی را بررسی کردند که می‌توان این فراماده را برای پردازش اطلاعات به روشی مشابه مهندسی کرد.

تیم تحقیقاتی خاطرنشان کرد که گنبدها فقط به دو صورت قابل اجرا هستند – بالا یا پایین. آنها دریافتند که شرایط می تواند به عنوان صفر و یک برای ایجاد الگوهای فضایی برای توسعه حافظه تداعی عمل کند.

این مطالعه نشان داد که وقتی نیرویی یک گنبد را در بال هواپیمای بدون سرنشین معکوس می‌کند، حسگرهای تعبیه‌شده در قسمت صاف ماده می‌توانند تفاوت شکل را تشخیص دهند. محققان یک سیگنال الکتریکی ارسال کردند که یک دستگاه حافظه به نام ممریستور را برای ثبت نیرو و محل تشخیص نیرو فعال کرد.

با هر گنبد، فراماده “یاد گرفت” الگوی سطح نیروی ایجاد شده در بیرون خود را به خاطر بسپارد. بال هواپیمای بدون سرنشین می‌تواند به سرعت چنین الگوی مرتبط با شرایط خطرناک را به خاطر بیاورد زیرا این ماده داده‌ها را به‌عنوان خاطرات جزئی یا خاطرات تداعی از الگوهای گنبد معکوس ذخیره می‌کند. سپس تمام این اطلاعات را کنار هم قرار می دهد تا یک حافظه کامل ایجاد کند.

Arrieta پیشنهاد کرد که فراماده مورد نیاز برای ایجاد گنبدهای بال‌های هواپیمای بدون سرنشین را می‌توان با تکنیک‌های موجود ساخت. او گفت گام بعدی این است که ببینیم چگونه چنین موادی بر اساس اطلاعات “یادگرفته شده” به محیط اطراف خود پاسخ می دهند. داده ها از گنبدها می آیند و به فراماده ارسال می شوند.

این فرامواد، مهندسی، حافظه و قابلیت‌های یادگیری را برای ایجاد بال پیشرفته برای پهپادها با توانایی حفظ اطلاعاتی که می‌تواند آینده پهپادها را تغییر دهد، ترکیب می‌کند.