Инженеры создали дрон, который вращается 25 раз в секунду и почти невидим в полёте, но издает заметный звук

Инженеры Северо-Западного университета (Northwestern University) представили летающий дрон, который почти растворяется в воздухе прямо на глазах у наблюдателя.

Секрет не в камуфляже и не в оптике, искривляющей свет, а в особенностях человеческого зрения.

Годами исследователи пытались сделать дроны и роботов невидимыми через маскировку, прозрачные материалы или системы, искривляющие лучи. Команда из Northwestern пошла иным путём и задействовала эффект, знакомый многим геймерам – это размытие движения. Из-за него же быстро вращающиеся вентиляторы и пропеллеры словно исчезают из вида.

Дрон получил имя Phantom Twist и вращается до 25 раз в секунду, что слишком быстро для чёткого восприятия человеческим глазом. Полностью невидимым он не становится, но превращается в призрачное пятно, которое сливается с фоном. В перспективе разработка способна привести к дронам, наблюдающим за дикой природой, обследующим окружающую среду и проверяющим инфраструктуру с минимальным визуальным вмешательством.

Правда, только если инженеры смогут сделать его значительно тише – сейчас, как можно услышать на видео, звучит довольно жутко.

Ключевое отличие от типичного квадрокоптера с четырьмя отдельными роторами в том, что у Phantom Twist один мотор и один пропеллер. Пропеллер крутится в одну сторону, а весь остальной дрон вращается в противоположную.

У обычного квадрокоптера пропеллеры вращаются, но сам робот неподвижен, так что тело всё равно видно. У нашего дрона вращается вся конструкция, неподвижных частей нет.

Для создания дрона команда сначала прогнала через вычислительную модель около 20 000 конфигураций, способных к стабильному полёту. Затем инженеры применили ИИ и алгоритмы оптимизации, чтобы многократно переставлять основные компоненты, включая мотор, пропеллер, печатную плату, противовес и батареи.

Перебрав множество вариантов, алгоритмы определили идеальное размещение компонентов, минимизирующее заметность практически с любого угла обзора при сохранении устойчивого полёта. После отбора перспективных кандидатов инженеры смоделировали вращение каждого дрона в полёте и наложили эти изображения на сотню реальных фонов. Затем в дело вступила модель восприятия, приближённая к человеческому зрению, определявшая, насколько заметным выглядит каждый вариант.

Дизайны, сливавшиеся с окружением, получали более низкие баллы заметности. Команда отобрала 500 наименее заметных вариантов и снова запустила алгоритм оптимизации, который повторно корректировал положение компонентов ради дальнейшего снижения этих баллов.

Итоговая конструкция распределила компоненты по дрону на разной высоте и под разными углами с большими промежутками, чтобы при вращении они визуально не перекрывались. Когда всё сливается воедино, дрон превращается в едва различимое полупрозрачное облако вместо чёткой формы. По метрике заметности оптимизированный дрон примерно в 10 раз менее различим визуально, чем обычный квадрокоптер.

У нового дрона остаётся ряд ограничений. Это уже упомянутый шум, а также провода и опорные стержни, которые всё ещё частично заметны. Будущие версии планируется делать из полупрозрачного пластика, а также использовать более тихие моторы.

Еще один вопрос касается того, как именно будут работать сенсоры и камеры у такого дрона, если он вращается вокруг своей оси?