Los insectos están inspirando a los investigadores de la Universidad de Australia del Sur a crear nuevas tecnologías basadas en su extraordinaria visión.

Las habilidades de procesamiento visual de la libélula son la envidia no solo del reino animal, pero el humano también. Pueden permanecer en el aire bajo un control muy estricto esperando posibles parejas, presas o depredadores. Usando su vista de casi 360 grados, pueden distinguir objetivos contra fondos desordenados y luego tomar la acción apropiada.

Dr. Russell Brinkworth, un neurocientífico de UniSA, ingeniero mecatrónico y experto en robótica, y el profesor Anthony Finn, Director del Instituto de Defensa y Sistemas de UniSA y experto en procesamiento de sensores y sistemas autónomos, están utilizando cerebros de insectos como inspiración para sistemas de visión en computadoras.

Durante seis años, el Dr. Brinkworth trabajó con un pequeño equipo que midió y modeló minuciosamente la neurología del sistema de visión temprano de la mosca flotante y la libélula. Durante los últimos ocho años, él, Profesor Finn, y un creciente equipo de científicos en el campus de Mawson Lakes de UniSA, han replicado la funcionalidad visual de estos insectos y los están utilizando como base para mejorar los sistemas de detección en cámaras.

Su investigación bioinspirada tiene una variedad de aplicaciones, desde el desarrollo de ojos biónicos hasta la mejora de los sistemas de navegación de los automóviles sin conductor, detectar drones en entornos complicados, escanear bosques para capturar información detallada sobre árboles individuales, mejorar las técnicas de reconocimiento facial, e incluso monitoreando la vida silvestre en áreas densamente camufladas.

Al replicar los algoritmos visuales de la libélula en un modelo de computadora, los investigadores están construyendo sistemas de sensores que pueden encontrar objetos en escenas que son muy brillantes o muy oscuras, tienen contrastes altos o bajos, y se encuentran en paisajes complejos y oscuros, algo que las computadoras actualmente no hacen bien.

"Las libélulas tienen la misma habilidad que los humanos, animales y otros insectos para adaptarse a entornos oscuros y claros, "Dice el Dr. Brinkworth." También tienen habilidades superiores de rastreo y detección. Todos estos procesos visuales se pueden mapear para ayudarnos a construir sistemas que puedan operar en entornos complejos.

"La razón por la que ha habido algunos accidentes fatales con automóviles sin conductor es que se necesita avanzar más en el campo del procesamiento visual. Los sistemas de cámaras actuales luchan por diferenciar entre objetos claros y oscuros y diferentes. Nuestra investigación está ayudando a abordar esto.

"Biológicamente, la estructura del ojo humano tiene poca comparación con los ojos de los insectos y las dos especies perciben las cosas de manera muy diferente. Sin embargo, la forma en que los insectos procesan la información visual es muy parecida a la de los humanos.

"Tomamos los algoritmos que usan los insectos, y los modificamos para que se adapten a nuestros propósitos, ya sea para mejorar el metraje de las cámaras de seguridad o para mejorar el reconocimiento facial ".

Los mismos algoritmos inspirados biológicamente también se pueden aplicar al sonido, facilitando la escucha de objetos en entornos ruidosos.

Esto significa que pequeño, tranquilo, objetivos de movimiento lento, como drones, se puede rastrear en función de sus firmas visuales y acústicas.

Usando sus habilidades de procesamiento de imágenes y experiencia en detección, El profesor Finn y el Dr. Brinkworth también están liderando un proyecto de UniSA para ayudar a combatir la creciente amenaza global que representan los drones que transportan IED.

Los artefactos explosivos improvisados ​​se encuentran entre las armas más mortíferas de la guerra moderna, matando o hiriendo a más de 3000 soldados en Afganistán en 2017.

Esta armamentización de drones por parte de grupos terroristas ha llevado al Grupo de Ciencia y Tecnología de Defensa (DST) a invitar a investigadores y expertos de la industria y el mundo académico para encontrar soluciones tecnológicas.

El proyecto del profesor Finn y el Dr. Brinkworth es una de las 14 propuestas exitosas del Gran Desafío (de más de 200 solicitudes) para ganar fondos del Fondo de Tecnologías de Próxima Generación de $ 730 millones.

Usando el algoritmo inspirado en la neurología y fisiología de los insectos, su equipo de investigación ha desarrollado electroóptica, tecnologías de sensores infrarrojos y acústicos que pueden detectar aeronaves pilotadas a distancia a distancias impresionantes.

"Lo que hemos hecho es hacer la transición del modelo de la mosca flotante más allá de la biología y la simulación y ponerlo en computadoras integradas, "Dice el profesor Finn." Estos son pequeños, sistemas portátiles que nos permiten procesar imágenes y datos a unos 100 fotogramas por segundo, identificar objetivos en entornos muy complejos en tiempo real, incluso cuando ocupan menos de un píxel de imagen o son prácticamente inaudibles ".

"Si alguien quiere detener el funcionamiento de un aeropuerto importante, todo lo que tienen que hacer es volar un pequeño dron en las cercanías. Vimos esto en diciembre de 2018 cuando se cancelaron cientos de vuelos en el aeropuerto de Gatwick cerca de Londres luego de avistamientos de drones cerca de una de las pistas ".

Trabajando en conjunto con una empresa con sede en Sydney, Sistemas Midspar, y el Grupo DST, El profesor Finn y el Dr. Brinkworth han podido ampliar significativamente el rango en el que se pueden detectar los drones y, al mismo tiempo, "reducir enormemente" las tasas de falsas alarmas en entornos abarrotados.

Se espera que el proyecto de detección de drones se complete a fines de 2020.