Этот новый дрон вращается так быстро, что человеческий глаз едва его замечает

Исследователи из Северо-Западного университета объявили о том, что им, возможно, удалось взломать код невидимости дронов. Получивший название Phantom Twist от своих создателей, этот беспилотник использует особенности человеческого зрения, чтобы стать практически невидимым для невооруженного глаза. Вращаясь со скоростью до 25 раз в секунду, он создает ту же оптическую иллюзию, что и пропеллеры: они крутятся настолько быстро, что человеческий глаз не успевает за ними следить. Однако в отличие от своих лопастных собратьев, у этого дрона отсутствуют стационарные компоненты, за которые мог бы «зацепиться» взгляд. Вместо этого пропеллер и корпус дрона вращаются в противоположных направлениях. По словам создателей, Phantom Twist примерно в 10 раз менее заметен, чем стандартный квадрокоптер, и может быть самым близким к созданию визуально невидимого летательного аппарата устройством из всех, что у нас есть.

Конечно, это не означает, что аппарат стал абсолютно невидимым — скорее, было достигнуто то, что в пресс-релизе исследования называется «призрачным пятном, которое плавно сливается с фоном». Пожалуй, лучше всего представить это можно на примере фильмов «Хищник», где можно заметить лишь смутный силуэт. К счастью, вам не придется обмазываться грязь и устраивать буйство в стиле Арнольда Шварценеггера, чтобы обнаружить этот хитроумный дрон, так как у Phantom Twist все еще есть ряд ограничений, связанных с маскировкой. Во-первых, БПЛА издает отчетливый жужжащий звук при полете по воздуху, выдавая свое движение любому ни о чем не подозревающему наблюдателю. Кроме того, инженеры признают, что его провода и опорные стержни все еще частично видны, что дополнительно ограничивает функциональную «невидимость» этой модели.

БПЛА дебютировал на конференции по робототехнике, науке и системам в Сиднее, Австралия, где его разработчики выступили с докладом под названием Computational Design of a Low-Visibility UAV Using Human-Aligned Perceptual Metric (Вычислительное проектирование малозаметного БПЛА с использованием метрики восприятия, адаптированной под человека). Заинтересованные читатели могут глубже погрузиться в инженерное достижение команды через научную статью, сопровождавшую этот доклад на сайте конференции. Проект, частично профинансированный Национальным научным фондом, был реализован сотрудниками Центра робототехники и биосистем Инженерной школы Маккормика при Северо-Западном университете.

Ученые годами работали над осуществлением невидимых полетов. Для команды Маккормика из Северо-Западного университета эта погоня началась с вычислительной модели, которая сгенерировала 20 000 вариантов конструкции дрона. Затем исследователи использовали искусственный интеллект для отбора и перестановки моделей, оптимизируя их компоненты для снижения видимости в полете. Сузив круг вариантов, исследователи смоделировали полет дрона в различных ландшафтах, используя перцептивную модель для имитации человеческого зрения и оценки видимости. После дополнительной доработки 500 наименее заметных вариантов команда наконец была готова подвергнуть свои разработки испытанию реальным человеческим глазом. По словам Майкла Рубинштейна (Michael Rubenstein), доцента кафедры компьютерных наук и машиностроения, возглавлявшего проект Северо-Западного университета: «Процесс проектирования был полностью автоматизирован. Затем, когда мы были уверены, что дрон отвечает всем нашим критериям, мы его построили».

Результатом стал дрон, манипулирующий человеческим восприятием. Как выразился Рубинштейн в пресс-релизе исследования: «Большинство усилий по сокрытию дронов направлены на то, чтобы заставить их выглядеть так же, как их окружение. Вместо этого мы задались вопросом, можем ли мы спроектировать сам дрон вокруг того, как люди воспринимают движение». Для этого в конструкции пропеллер, провода, печатная плата, батареи и противовесы расположены на разной высоте, что обеспечивает обилие свободного пространства между компонентами. Во время полета пропеллер вращается навстречу остальной части дрона, гарантируя, что вращение ни одной из его частей не синхронизировано, что мешает нашим глазам зафиксироваться на каких-либо определенных точках.

Эмма Александер (Emma Alexander), доцент, специализирующаяся на компьютерном зрении и соавтор исследования, пояснила, что конструкция использует время, необходимое нашим глазам для обработки визуальных сигналов. Сравнивая это с выдержкой в камерах, Александер отметила, что «когда объект быстро вращается, мы воспринимаем его как размытый, теряющий четкие черты. Поскольку этот новый дрон почти полностью прозрачен, его немногие непрозрачные компоненты визуально усваиваются с фоном, создавая общее впечатление легкой дымки».

Прогнозировать дальнейшую судьбу прорыва Phantom Twist в области маскировки дронов сложно. Пока что команда из Северо-Западного университета намерена обновить свои разработки: Рубинштейн подтвердил, что они продолжат работу в направлении функциональной невидимости за счет использования прозрачных материалов и более тихих двигательных систем.

Исследователи предполагают, что дрон может найти множество гражданских применений. Например, они считают, что невидимые дроны можно использовать для наблюдения за дикой природой. В настоящее время квадрокоптеры зачастую слишком шумные и визуально заметные, чтобы эффективно и детально исследовать нетронутые заповедники. Исследователи отмечают, что их чужеродное присутствие может нарушить поведение животных (например, гнездящихся птиц), фактически сводя на нет достоверность научных наблюдений. То же самое касается инспекции инфраструктуры, где наблюдателям необходимо следить за процессами в реальном времени, не мешая работе предприятий.

Конечно, наблюдателям будет трудно не провести очевидную параллель между этим скачком в технологиях маскировки дронов и их потенциальным военным и разведывательным применением. На сегодняшний день армии по всему миру ведут гонку на выживание в направлении полностью автоматизированной войны с использованием дронов, поскольку достижения в области искусственного интеллекта и робототехники превращают квадрокоптеры из инструмента асимметричной войны в определяющее оружие в конфликтах от Украины и Ирана до Судана и Газы. Распространение дешевых передовых ударных дронов революционизировало современные конфликты, снизив издержки, расширив масштабы полей сражений, увеличив число жертв среди гражданского населения и, в конечном счете, затянув сами конфликты.

В целом, рынок дронов характеризуется ускоренными темпами разработки. Поскольку дроны чрезвычайно дешевы — в некоторых случаях они стоят на миллионы долларов меньше ракет, запускаемых для их уничтожения, — производители могут быстро тестировать, производить и развертывать новые технологии с невообразимой ранее скоростью. В Украине, например, наблюдатели отмечают сокращение циклов технологического обучения с лет до недель. Таким образом, реальным вопросом может быть не то, появятся ли на горизонте невидимые военные дроны, а то, как и когда мировые арсеналы начнут внедрять их в свои производственные цепочки. К сожалению, ответ, скорее всего, зависит от вопросов масштаба и целесообразности, а не от каких-либо моральных принципов. Будем надеяться, что польза от исследования для гражданской сферы сможет противостоять тем последствиям, которые оно потенциально принесет на поле боя.