Os insetos estão inspirando pesquisadores da University of South Australia a criar novas tecnologias com base em sua visão extraordinária.

As habilidades de processamento visual da libélula são a inveja não apenas do reino animal, mas o humano também. Eles podem permanecer no ar sob um controle muito rígido, esperando por parceiros em potencial, presas ou predadores. Usando sua visão de quase 360 ​​graus, eles podem discernir alvos contra fundos desordenados e, em seguida, tomar as medidas adequadas.

Dr. Russell Brinkworth, um neurocientista da UniSA, engenheiro mecatrônico e especialista em robótica, e o professor Anthony Finn, Diretor do Instituto de Defesa e Sistemas da UniSA e especialista em processamento de sensores e sistemas autônomos, estão usando cérebros de insetos como inspiração para sistemas de visão em computadores.

Por seis anos, o Dr. Brinkworth trabalhou com uma pequena equipe que mediu e modelou meticulosamente a neurologia do sistema de visão inicial da hoverfly e da libélula. Nos últimos oito anos, ele, Prof Finn, e uma equipe crescente de cientistas no Campus de Mawson Lakes da UniSA, replicaram a funcionalidade visual desses insetos e os estão usando como base para melhorar os sistemas de detecção em câmeras.

Sua pesquisa bioinspirada tem uma gama de aplicações, desde o desenvolvimento de olhos biônicos até a melhoria dos sistemas de navegação de carros sem motorista, detectar drones em ambientes complicados, escaneando florestas para capturar informações detalhadas sobre árvores individuais, melhorando as técnicas de reconhecimento facial, e até mesmo monitorar a vida selvagem em áreas densamente camufladas.

Ao replicar os algoritmos visuais da libélula em um modelo de computador, os pesquisadores estão construindo sistemas de sensores que podem encontrar objetos em cenas muito claras ou muito escuras, têm contrastes altos ou baixos, e estão em paisagens complexas e obscuras - algo que os computadores atualmente não conseguem fazer bem.

"As libélulas têm a mesma capacidade dos humanos, animais e outros insetos para se ajustar a ambientes escuros e claros, "Dr. Brinkworth diz." Eles também têm habilidades superiores de rastreamento e detecção. Todos esses processos visuais podem ser mapeados para nos ajudar a construir sistemas que podem operar em ambientes complexos.

“A razão de ter ocorrido alguns acidentes fatais envolvendo carros sem motorista é porque mais progresso precisa ser feito no campo do processamento visual. Os sistemas de câmeras atuais lutam para diferenciar entre objetos claros e escuros e objetos diferentes. Nossa pesquisa está ajudando a resolver isso.

"Biologicamente, a estrutura do olho humano tem pouca comparação com os olhos dos insetos e as duas espécies percebem as coisas de maneira muito diferente. Contudo, a maneira como os insetos processam informações visuais é notavelmente semelhante aos humanos.

"Pegamos os algoritmos que os insetos usam, e nós os modificamos para atender aos nossos propósitos, seja para melhorar a filmagem da câmera de segurança ou para melhorar o reconhecimento facial. "

Os mesmos algoritmos de inspiração biológica também podem ser aplicados ao som, tornando mais fácil ouvir objetos em ambientes ruidosos.

Isso significa que pequeno, quieto, alvos lentos, como drones, podem ser rastreados com base em suas assinaturas visuais e acústicas.

Usando suas habilidades de processamento de imagem e experiência em detecção, O Prof Finn e o Dr. Brinkworth também estão liderando um projeto UniSA para ajudar a combater a crescente ameaça global representada por drones que transportam IEDs.

Dispositivos explosivos improvisados ​​estão entre as armas mais mortais na guerra moderna, matando ou ferindo mais de 3.000 soldados no Afeganistão em 2017.

A transformação de drones em armas por grupos terroristas levou o Grupo de Ciência e Tecnologia de Defesa (DST) a convidar pesquisadores e especialistas da indústria e da academia para apresentar soluções tecnológicas.

O projeto do Prof Finn e do Dr. Brinkworth é uma das apenas 14 propostas do Grande Desafio bem-sucedidas (entre mais de 200 inscrições) para ganhar financiamento do Fundo de Tecnologias de Próxima Geração de US $ 730 milhões.

Usando o algoritmo inspirado na neurologia e fisiologia dos insetos, sua equipe de pesquisa desenvolveu eletro-óptica, tecnologias de sensores infravermelhos e acústicos que podem detectar aeronaves pilotadas remotamente a distâncias impressionantes.

"O que fizemos foi fazer a transição do modelo da hoverfly para além da biologia e simulação e colocá-lo em computadores embarcados, "Prof Finn diz." Estes são pequenos, sistemas portáteis que nos permitem processar imagens e dados em cerca de 100 quadros por segundo, identificar alvos em configurações muito complexas em tempo real, mesmo quando ocupam menos de um pixel da imagem ou são praticamente inaudíveis. "

"Se alguém quiser impedir a operação de um grande aeroporto, tudo o que eles precisam fazer é voar um pequeno drone nas proximidades. Vimos isso em dezembro de 2018, quando centenas de voos foram cancelados no Aeroporto de Gatwick, perto de Londres, após avistamentos de drones perto de uma das pistas. "

Trabalhando em conjunto com uma empresa com sede em Sydney, Sistemas Midspar, e o Grupo DST, O Prof Finn e o Dr. Brinkworth foram capazes de estender significativamente o alcance em que os drones podem ser detectados e, ao mesmo tempo, "reduzir maciçamente" as taxas de alarmes falsos em ambientes desordenados.

O projeto de detecção de drones deverá ser concluído até o final de 2020.