衝突検出器はイナゴの群れを模倣します
何百万もの昆虫を含むイナゴの疫病が空を横切って飛んで作物を攻撃しますが、個々の昆虫はこれらの巨大な群れの中で互いに衝突しません。エンジニアのチームは、ロボット、ドローン、さらには自動運転車でさえ衝突を回避するのに役立つ、イナゴ回避反応を模倣する低電力衝突検出器を作成しています。
イナゴは、衝突を避けるために、ロブラジャイアントムーブメントディテクター（LGMD）と呼ばれる単一の特殊なニューロンを使用します。ニューロンは2つの異なる信号を受信します。 1つ目は、回避するイナゴの目に当たる接近するイナゴの画像です。侵入するイナゴが近づくほど、画像が大きくなり、この励起信号が強くなります。もう1つの入力は、回避するイナゴに対する侵入するイナゴの角速度の変化です。ニューロンには2つの分岐があるため、イナゴはこれら2つの入力の変化を計算し、何かが衝突することを認識します。そのため、回避するイナゴは方向を変えます。
研究者らは、光検出器として単層硫化モリブデンを使用したコンパクトなナノスケールの衝突検出器を開発しました。彼らは、わずかなエネルギーを使用してイナゴのニューロン応答を模倣できるプログラム可能なフローティングゲートメモリアーキテクチャの上に光検出器を配置しました。
イナゴは時速2〜3マイルで移動し、数百ミリ秒で方向を変えます。移動する決定は、非線形数学とごくわずかなエネルギー消費を採用しています。この迅速な反応と適度なエネルギー使用は、機械化された衝突検出器にとって魅力的です。自動運転車の現在の検出器は非常に大きく、非常に重い—研究者の衝突検出器は2秒で応答します。また、硫化モリブデンベースのセンサーは、何でも屋の検出器ではなく、タスク固有ですが、非常に小さく、使用するエネルギーが非常に少ないため、許容範囲内です。
光検出器は、対向するオブジェクト（興奮性信号）に応答してデバイス電流を増加させますが、基盤となるプログラム可能なメモリスタックは常に電流（抑制性信号）を減少させます。物体が近づくと、興奮性信号が抑制性刺激に追加され、デバイス電流に非単調な変化を引き起こし、イナゴに見られるLGMDニューロンの脱出反応を模倣します。新しいデバイスは、さまざまな速度でさまざまなオブジェクトの潜在的な衝突を検出できます。
研究者は、直接衝突経路上のオブジェクトを使用してデバイスをテストしただけです。それでも、追加の状況に合わせて応答を最適化する必要があります。
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