El detector de colisiones imita a los enjambres de langostas

Las plagas de langostas, que contienen millones de insectos, vuelan por el cielo para atacar los cultivos, pero los insectos individuales no chocan entre sí dentro de estos enjambres masivos. Un equipo de ingenieros está creando un detector de colisiones de baja potencia que imita la respuesta de evasión de langostas para ayudar a robots, drones e incluso automóviles autónomos a evitar colisiones.

Las langostas usan una sola neurona especializada llamada Lobula Giant Movement Detector (LGMD) para evitar colisiones. La neurona recibe dos señales diferentes. La primera es una imagen de una langosta que se acerca y cae sobre el ojo de la langosta que evita. Cuanto más se acerca la langosta invasora, más grande es la imagen y más fuerte se vuelve esta señal de excitación. La otra entrada es el cambio en la velocidad angular de la langosta invasora con respecto a la langosta evasiva. Debido a que la neurona tiene dos ramas, la langosta calcula los cambios en estas dos entradas y se da cuenta de que algo va a chocar, por lo que la langosta evasiva cambia de dirección.

Los investigadores desarrollaron un detector de colisiones compacto a nanoescala utilizando sulfuro de molibdeno monocapa como fotodetector. Colocaron el fotodetector encima de una arquitectura de memoria de puerta flotante programable que puede imitar la respuesta neuronal de la langosta usando solo una pequeña cantidad de energía.

Las langostas se mueven a dos o tres millas por hora y hacen cambios de dirección en cientos de milisegundos. La decisión de moverse emplea matemáticas no lineales y un gasto de energía minúsculo. Esta reacción rápida y el uso modesto de energía son atractivos para los detectores de colisión mecanizados. Los detectores actuales para automóviles autónomos son muy grandes y muy pesados:el detector de colisión de los investigadores responde en dos segundos. Además, en lugar de ser un detector todoterreno, el sensor basado en sulfuro de molibdeno es específico para cada tarea, pero debido a que es tan pequeño y usa tan poca energía, es aceptable.

El fotodetector provoca un aumento en la corriente del dispositivo en respuesta a un objeto que se aproxima, la señal de excitación, mientras que la pila de memoria programable subyacente siempre provoca una disminución de la corriente, la señal de inhibición. Cuando se acerca un objeto, la señal excitatoria se suma a los estímulos inhibidores, lo que provoca un cambio no monótono en la corriente del dispositivo, imitando la respuesta de escape de la neurona LGMD que se encuentra en las langostas. El nuevo dispositivo puede detectar colisiones potenciales de una variedad de objetos a diferentes velocidades.

Los investigadores solo han probado el dispositivo con objetos en una trayectoria de colisión directa; aún necesitan optimizar las respuestas para situaciones adicionales.