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向昆虫学习预防车祸

尽管只有大约25%的汽车出行发生在天黑之后,但几乎一半的致命事故都发生在夜间。随着我们的车辆变得更加先进甚至自动化,检测和避免这些碰撞的方法也必须发展。当前的系统通常很复杂、资源密集或在黑暗中运行不佳。但是现在,在ACSNano上报道的研究人员设计了一种简单、省电的碰撞探测器,其灵感来自于昆虫避免相互碰撞的方式。

许多防撞系统(CAS)已经包含在车辆中,当物体靠得太近时它们可以自动刹车。有些通过分析汽车周围空间的图像来操作,但在大雨或光线不足的情况下,图像并不清晰。为了弥补这一点,复杂的信号处理器被用来理解仍然可见的东西。另一种方法是结合雷达或LiDAR(光探测和测距)传感器,但这些传感器难以小型化并且需要大量功率。最后,这些仪器可能会增加不必要的重量、能源需求和复杂性,尽管可以提高车辆的安全性。

但是昆虫,包括蝗虫和苍蝇,即使在晚上也可以轻松避免彼此碰撞,而无需依赖高级软件或LiDAR。相反,他们使用某些高效的避障神经回路,可以激发下一代CAS。因此,SaptarshiDas及其同事希望创建一种受昆虫启发的碰撞检测器,适用于检测车辆,该检测器比其前代产品更有效、更安全且功耗更低。

首先,该团队根据昆虫用来避开障碍物的神经回路设计了一种算法。他们没有处理整个图像,而是只处理了一个变量:汽车前灯的强度。不需要机载相机或图像传感器,检测和处理单元结合在一起,使整个检测器更小,更节能。

该传感器由八个光敏“记忆晶体管”组成,这些晶体管由一层二硫化钼(MoS2)构成,并组织在电路上。它仅占40µm2并仅使用数百皮焦耳的能量——比现有系统少数万倍。

最后,在现实生活中的夜间场景中,检测器可以在潜在的两车事故发生前两到三秒检测到,让驾驶员有足够的时间采取关键的纠正措施。研究人员表示,这种新型检测器可以帮助使现有的CAS更好、更安全。

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