Инженеры Северо-Западного университета создали дрон, который становится почти невидимым без камуфляжа и прозрачных панелей. Его секрет — очень быстрое вращение. Аппарат, получивший название Phantom Twist, крутится со скоростью до 25 оборотов в секунду. При такой частоте человеческий глаз перестаёт различать чёткие контуры, и дрон превращается в лёгкую призрачную дымку, которая сливается с фоном.
Как работает эффект невидимости
Большинство попыток спрятать дроны сводятся к тому, чтобы сделать их похожими на окружающую среду. Команда из Northwestern University пошла другим путём: они спроектировали сам аппарат с учётом того, как человек воспринимает движение.
«Вместо того чтобы маскировать дрон под фон, мы спросили себя: можно ли спроектировать его вокруг особенностей человеческого зрения? Идея низкой заметности за счёт постоянного движения до сих пор почти не исследовалась», — объясняет Рубенштейн.
В отличие от обычного квадрокоптера, у которого вращаются только пропеллеры, а корпус остаётся неподвижным, Phantom Twist крутится целиком. Один двигатель и один пропеллер вращаются в одну сторону, а корпус аппарата — в противоположную. В результате неподвижных частей практически не остаётся.
Эмма Александер (Emma Alexander), соавтор исследования и доцент кафедры компьютерных наук, поясняет физику эффекта: «Глаз накапливает сигнал примерно так же, как камера набирает экспозицию. Когда объект быстро вращается, мы видим его размытым и теряем детали. Поскольку новый дрон почти полностью прозрачен, его немногочисленные непрозрачные элементы визуально усредняются с фоном и превращаются в лёгкую дымку».
По метрике заметности, разработанной исследователями, готовый дрон примерно в десять раз труднее заметить, чем обычный квадрокоптер.
Как создавали конструкцию
Чтобы добиться нужной формы, команда сгенерировала около 20 тысяч возможных конфигураций дрона, способных стабильно летать. Затем с помощью искусственного интеллекта и алгоритмов оптимизации многократно перебирали расположение двигателя, пропеллера, платы, противовеса и аккумуляторов.
Каждый вариант моделировали в полёте, накладывали на сотню реальных фонов и оценивали с помощью модели восприятия, имитирующей человеческое зрение. Чем ниже оценка, тем лучше маскировка. Лучшие 500 конструкций снова прогоняли через оптимизатор, пока не получили финальный вариант.
Зачем это нужно
Дроны всё чаще используют для наблюдения за дикой природой, осмотра инфраструктуры и мониторинга болот. Однако сам факт их присутствия меняет поведение объектов наблюдения: птицы разлетаются, животные убегают, люди ведут себя иначе. Почти незаметный дрон мог бы выполнять ту же работу без такого побочного эффекта.
Идея маскировки за счёт движения не нова. Ещё в 2006 году описывали проект Boomerang Drone, который пытался использовать похожий трюк, но не мог вращаться достаточно быстро. А во время Второй мировой войны существовал проект Yehudi lights — система контр-освещения, которая делала самолёты менее заметными на фоне неба.
Полной невидимости пока нет. Пропеллер издаёт характерный звук, а поддерживающие провода и стержни всё ещё частично видны. Авторы работы считают, что в следующих версиях можно использовать более прозрачные материалы и более тихие двигатели.
Тот же принцип, который помогает наблюдать за природой, не потревожив её, теоретически может применяться и в менее мирных целях. Пока же Phantom Twist остаётся интересным примером того, как знание о работе человеческого зрения позволяет создавать технику с принципиально новыми свойствами.
