충돌 감지기는 메뚜기 떼를 모방합니다.

수백만 마리의 곤충을 포함하는 역병이 하늘을 날아다니며 농작물을 공격하지만 개별 곤충은 이 거대한 떼 내에서 서로 충돌하지 않습니다. 엔지니어 팀은 메뚜기 회피 반응을 모방한 저전력 충돌 감지기를 만들고 있어 로봇, 드론, 심지어 자율주행 자동차도 충돌을 피할 수 있습니다.

메뚜기는 충돌을 피하기 위해 소엽 거대 움직임 감지기(LGMD)라는 단일 특수 뉴런을 사용합니다. 뉴런은 두 가지 다른 신호를 받습니다. 첫 번째는 피하는 메뚜기의 눈에 떨어지는 다가오는 메뚜기의 이미지입니다. 침입하는 메뚜기가 가까울수록 이미지가 커지고 이 여기 신호가 더 강해집니다. 다른 입력은 회피하는 메뚜기에 대한 침입하는 메뚜기의 각속도의 변화입니다. 뉴런에는 두 개의 가지가 있기 때문에 메뚜기는 이 두 입력의 변화를 계산하고 무언가가 충돌할 것임을 깨닫고 피하는 메뚜기는 방향을 바꿉니다.

연구원들은 광검출기로 단층 황화몰리브덴을 사용하는 소형 나노스케일 충돌 검출기를 개발했습니다. 그들은 극소량의 에너지만 사용하여 메뚜기의 뉴런 반응을 모방할 수 있는 프로그래밍 가능한 부동 게이트 메모리 아키텍처 위에 광검출기를 배치했습니다.

메뚜기는 시속 2~3마일로 이동하며 수백 밀리초 만에 방향을 변경합니다. 이사를 결정하는 데는 비선형 수학과 최소한의 에너지 소비가 사용됩니다. 이 빠른 반응과 적당한 에너지 사용은 기계화된 충돌 감지기에 매력적입니다. 자율주행 자동차용 전류 감지기는 매우 크고 매우 무겁습니다. 연구원들의 충돌 감지기는 2초 안에 응답합니다. 또한 만능 감지기가 아니라 몰리브덴 황화물 기반 센서는 작업에 따라 다르지만 너무 작고 에너지를 거의 사용하지 않기 때문에 허용됩니다.

광검출기는 다가오는 물체(여기 신호)에 대한 응답으로 장치 전류를 증가시키는 반면 기본 프로그래밍 가능한 메모리 스택은 항상 전류 감소(억제 신호)를 유발합니다. 물체가 접근하면 흥분성 신호가 억제 자극에 추가되어 메뚜기에서 발견되는 LGMD 뉴런의 탈출 반응을 모방하여 장치 전류의 비단조적 변화를 일으킵니다. 새로운 장치는 다양한 속도에서 다양한 물체의 잠재적 충돌을 감지할 수 있습니다.

연구원들은 직접적인 충돌 경로에 있는 물체로만 장치를 테스트했습니다. 추가 상황에 대한 응답을 최적화해야 합니다.