Morcegos frugívoros não são as primeiras palavras que vêm à mente quando você pensa em carros sem motorista. Mas em suas incursões noturnas por frutas e néctar, eles rotineiramente resolvem muitos dos desafios de engenharia que paralisaram os esforços para desenvolver veículos autônomos seguros, confiáveis ​​e eficientes.
O sistema de navegação dos morcegos foi projetado pelo maior engenheiro do mundo:evolução. Michael Yartsev, professor assistente de bioengenharia e neurociência, estuda os padrões de fiação e disparo nos cérebros dos morcegos que a natureza criou para levá-los daqui para lá no escuro. E sem colidir com obstáculos ou entre si.

O Bakar Fellows Program apoia um novo esforço em seu laboratório para traduzir as "regras da estrada" neurológicas dos morcegos em algoritmos computacionais para orientar o desenvolvimento de sistemas de navegação para carros autônomos.

Dr. Yartsev descreve os princípios neurobiológicos que seu laboratório descobriu e como os insights podem fornecer um roteiro para o futuro.

Q. Como você decidiu se concentrar na ecolocalização de morcegos como modelo para a engenharia de veículos autônomos?

A. Comecei a trabalhar com morcegos frugívoros para meu doutorado. em Israel. Eu estava interessado na base neural da representação espacial e navegação, e a ecolocalização dos morcegos é um sistema maravilhoso para explorar isso.

Eles podem detectar objetos em uma resolução muito fina, enquanto voam a velocidades de até 160 quilômetros por hora. Eles desenvolveram habilidades superiores para sensibilidade, percepção e movimento precisos - não apenas como indivíduos, mas também como parte de um grupo.

Q. Como essa pesquisa fundamental em neurociência levou você aos carros sem motorista?

R. Há alguns anos, comecei a aprender sobre a indústria de veículos autônomos e percebi que havia muito com o que poderíamos contribuir. Mas só ficou realmente prático com o apoio da minha Bakar Fellowship.

Q. Esses morcegos são realmente cegos como diz o ditado?

R. Não, toda a frase "cego como um morcego" está errada. Nossos morcegos — morcegos frugívoros egípcios — também têm um sistema visual altamente desenvolvido. Eles são bastante surpreendentes em ecolocalização e acuidade visual. Eles usam a ecolocalização para navegar à noite.

Q. Como você estuda morcegos no escuro?

R. Nós projetamos salas de voo totalmente automatizadas onde os morcegos podem voar livremente. Estudamos seus padrões de sonar usando microfones ultrassônicos. Estamos detectando suas próprias transmissões — seus cliques de ecolocalização. Todo o sistema é sem fio.

Q. Ir do ponto A ao ponto B é apenas metade do desafio para carros autônomos, não é?

R. Sim, isso mesmo. Os veículos autônomos precisam navegar com precisão, mas também responder às condições do tráfego – à proximidade, velocidade e direção de outros carros autônomos. Isso é o que chamamos de comportamento coletivo. A tecnologia atual não descobriu como resolver o problema da comunicação entre os veículos. Os carros são tratados como indivíduos navegando em seu ambiente.

Para estudar essa capacidade mais complexa, podemos fazer com que os morcegos voem juntos e naveguem até seus alvos.

Q. O que você aprendeu sobre a fiação em seus cérebros que lhes permite voar às cegas coletivamente?

A. Esforços recentes em que nosso laboratório esteve envolvido conseguiram mapear grandes porções do córtex do cérebro do morcego. Conseguimos identificar a localização precisa dos centros de sinalização e percepção dos neurônios para a ecolocalização. Usando sistemas neurofisiológicos sem fio, podemos registrar os sinais neurais dessas áreas.

Além disso, quando começamos a observar o comportamento neurológico dos morcegos interagindo como grupos, ficamos surpresos ao descobrir que eles têm um nível interessante de sincronicidade intercerebral. Existe uma faixa de frequência particular na atividade cerebral onde essa sincronia se torna mais pronunciada.

Isso provavelmente fornece o equilíbrio ideal entre a força do sinal e a velocidade para navegar e se comunicar quase sem falhas. O mesmo problema precisará ser resolvido quando muitos veículos autônomos estiverem na estrada. Eles precisam comunicar informações de forma eficaz entre si e atualmente não sabemos qual é a melhor maneira de fazê-lo. A evolução pode lançar uma luz importante sobre isso.

Q. Como essa descoberta poderia informar o desenvolvimento de veículos autônomos?

R. Isso pode nos guiar para identificar a melhor frequência de sonar, bem como a faixa de frequência ideal para os carros se comunicarem com mais eficiência. Para carros autônomos, você não quer um sistema de navegação com 95% de precisão. Você precisa de 99,99999999%. Você precisa de um nível de precisão da Ferrari, não de um carro econômico.

Cada dígito acima de 99% é computacionalmente caro para desenvolver. Sensores visuais com esse nível de precisão seriam muito caros. Mas a identificação visual também é importante. Vemos as duas modalidades como complementares.

Q. Como a indústria de veículos autônomos respondeu ao seu trabalho?

R. Nunca trabalhei um dia da minha vida na indústria. O Bakar Fellows Program está me permitindo ter um bate-papo com os desenvolvedores de veículos autônomos. Ele pode focar nossa pesquisa para que possamos realmente dar uma contribuição. Sem esse feedback, estaríamos meio que girando nossas rodas.