西北大学的科学家们造出了一架几乎能从视野中消失的无人机,不是靠什么花哨的光学系统,而是利用人眼的一个特性——正是这个特性让电影得以实现。
整架无人机每秒最多旋转25次,因此——就像所有无人机的螺旋桨转起来时看上去几乎消失一样——“幻影扭曲”无人机飞行时看上去模糊得几乎看不见。
眼睛看到的不是一架无人机,而是一团旋转的模糊影像,而这个从数千个版本中优化出来的设计是可见度最低的。
通过持续运动来降低可见度,这个思路很少有人探索过。 迈克尔·鲁宾斯坦博士
这个概念是由Michael Rubenstein博士在机器人学:科学与系统2026大会上展示的。Rubenstein是一位机器人学研究者——在他的大学证件照中,他看着还真有点像007里的反派。这个大会已经办了好几年了,主要赞助商包括Google DeepMind、Nvidia和Toyota。
Rubenstein还热衷于设计能够让数百甚至数百万机器人协同运行的算法。这听着有点科幻片的感觉(也像我最近看到的那些可能带来其他后果的AI无人机技术构想——包括AI灭蚊物种杀手)。不过Rubenstein自己说的目的倒没那么邪乎,甚至可能让自然摄影师挺感兴趣的。
比如说,有些无人机对人类——还有视觉系统类似的动物——来说是部分隐形的,用它们来监测筑巢的鸟类,就能减少干扰。
这种隐形无人机是如何工作的?
“对于典型的四旋翼无人机,螺旋桨在旋转,但机身是不动的,”Rubenstein说。“所以你还是能看到它的机身。而我们的无人机,整个机身都在旋转,所以就没有静止不动的部件了。”
设计这款无人机花了不少功夫——包括生成20,000个模型——从中挑出最有前景的造出来测试。研究人员用人工智能来排列电机、螺旋桨、电路板、电池和配重的位置。
当无人机旋转时,它就会变得看不清。如果组件排列不够优化,无人机就会更显眼,因为眼睛还是能看到它们一个接一个的影像,就像拍照曝光时,画面里的东西还是会叠加起来,变得更明显。
该论文的合著者之一艾玛·亚历山大就注意到了这种相似之处:“人眼需要时间来累积信号,大致类似于相机的曝光时间。”
正如西北大学的公告所指出的,“研究人员指出,这款新无人机仍有几个局限性。螺旋桨有噪音,无人机的电线和支撑杆还是有点明显。”
正如斯科蒂所指出的,“猛禽在隐形时无法开火”,也做不了太多事,而这里的问题可能也一样——无人机没有携带相机,而且通常来说,你不会希望相机快速旋转。
不过我这个无人机极客猜想,在未来的设计中,或许可以将相机固定在机架上,然后设定好在无人机每次旋转的正确时机触发,抓取帧画面,再用这些画面拼成视频。
每增加一个组件(相机、存储等)都需要新的设计,但这个过程似乎可以针对更多组件重复进行——人工智能设计-模拟-测试流程足够出色,以至于鲁宾斯坦能够说它“完全自动化……然后,当我们确信一架无人机满足我们所有标准时,我们就把它造出来。”
我觉得这说得通,因为正如原始研究论文所示,该设计基于单执行器控制,需要非常精确的计时精度——5毫秒或更短。这是因为控制来自于在螺旋桨旋转的不同位置施加给它的功率量。
结果——根据人眼感知指标(LIPIS),一架在视觉上存在感降低约十倍的无人机——而这其中,人眼的“帧率”也起了一定作用。
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