طراحی یک حسگر برای ارتقای ایمنی خودروهای خودران و جلوگیری از تصادف

در خودرو‌های خودران معمولاً از فناوری رادار یا لیدار برای جلوگیری از برخورد با سایر وسایل نقلیه استفاده می‌شود. دانشمندان اکنون با الهام از حشرات، سامانه (سیستم) بسیار ساده‌تری طراحی کردند که می‌تواند آن‌ها را به همان هدف برساند و به‌ویژه در شب کارآمد است.

لیدار، یکی از فناوری‌های سنجش از راه دور است که با تاباندن لیزر به هدف و تجزیه‌وتحلیل نور بازتاب‌شده، فاصله را اندازه می‌گیرد. لیدار مشابه رادار است و بعضی اوقات نیز رادار لیزری نامیده می‌شود.

در حالی که سامانه‌های رادار، لیدار و بینایی رایانه‌ای همگی در ممانعت از برخورد خودرو‌های خودران با اشیاء مؤثر هستند، خودِ ماژول‌های واقعی فقط تا اندازه معینی کوچک می‌شوند. آن‌ها همچنین به مقدار چشمگیری نیرو نیاز دارند؛ ضمن اینکه به طور کلی به پیچیدگی خودرو می‌افزایند.

بینایی رایانه‌ای از شاخه‌های علوم رایانه است که شامل روش‌های مربوط به دستیابی تصاویر، پردازش، تجزیه‌وتحلیل و درک محتوای آن‌ها است.

ساپتارشی داس (Saptarshi Das) دانشیار دانشگاه ایالتی پنسیلوانیا در آمریکا به دنبال جایگزینی کوچک‌تر، ساده‌تر و کم‌مصرف‌تر بود. وی و همکارانش به دنیای حشرات نگاه کردند. به طور خاص، آن‌ها مدار‌های عصبی را بررسی کردند که از برخورد حشراتی مانند ملخ با اشیا و گرفتارشدن به دست شکارچیان در هنگام پرواز جلوگیری می‌کند.

آن‌ها یک حسگر اُپتوالکترونیکی طراحی کردند که شامل هشت «مِمترانزیستور» حساس به نور است که از یک لایه مولیبدن دی‌سولفید و به شکل یک مدار ساخته شده است. اندازه آن فقط ۴۰ میکرومترمربع است و از چند صد پیکوژول انرژی استفاده می‌کند که به گفته دانشمندان، ده‌ها هزار بار کمتر از میزان لازم برای حسگر‌های معمولی است که از برخورد جلوگیری می‌کنند.

مِمترانزیستور (memtransistor) یک قطعه الکترونیکی غیرفعال چندترمینالی تجربی است که در ساخت شبکه‌های عصبی مصنوعی استفاده می‌شود.

این دستگاه که در شب از آن استفاده می‌شود، فاصله نسبی خودرو‌ها را به‌سادگی با اندازه‌گیری تغییرات شدت نور چراغ‌های جلوی آن‌ها اندازه‌گیری می‌کند: هر چه نور چراغ‌های خودرو‌ها بیشتر باشد، یعنی آن‌ها به خودرو شما نزدیک‌تر هستند. این دستگاه در رانندگی واقعی آزمایش شد و حسگر آن توانست تصادف‌های ۲ وسیله نقلیه را ۲ تا سه ثانیه قبل از وقوع آن‌ها پیش‌بینی کند. ممکن است این مدت، زیاد به نظر نرسد؛ اما احتمالاً برای یک سامانه رانندگی خودکار (یا برای خود راننده) کافی باشد که از تصادف جلوگیری کند.

این فناوری به احتمال زیاد جایگزین سامانه‌های موجود نمی‌شود؛ اما دانشمندان معتقدند این آشکارساز‌های برخورد می‌توانند حسگر‌های سامانه‌های موجود را که برای اطمینان از ایمنی خودرو‌های خودران ضروری هستند، تقویت کنند.