ВВС США получили первый высокоэнергетический лазер для уничтожения беспилотных летательных аппаратов (БПЛА). Созданный Raytheon, он будет использоваться в зарубежных развертываниях войск в рамках годичного эксперимента по испытанию лазерного оружия и обучению операторов в реальных сценариях.

Лазерное оружие начинает выходить из области научной фантастики в реальный мир, и, похоже, ВВС США ищут как начать с малого для борьбы с беспилотниками. Может показаться странным использование высокотехнологичного энергетического луча для выведения из строя квадрокоптера, но во многих отношениях это четкое совпадение угроз и возможностей.

Хотя большинство из них маленькие, беспилотники могут представлять серьезную угрозу в чужих руках, как показали недавние события, когда такие устройства использовались для нападения на объекты нефтедобычи и закрытия аэропортов. В то же время твердотельное лазерное оружие в абсолютном выражении все еще относительно маломощно, но оно уже показало себя эффективным в полевых испытаниях против БПЛА.

Лазер Raytheon установлен на небольшом внедорожнике. Фото: Raytheon

Это связано с тем, что лазер может не только нанести смертельный выстрел, который может уничтожить или, по крайней мере, ослепить БПЛА, но и сделать это со скоростью света и ценой доллара за раунд. В случае Raytheon, компания разработала систему лазерного оружия высокой энергии (HELWS) вокруг своей системы многоспектрального прицеливания, которая представляет собой электрооптический / инфракрасный датчик, который может обнаруживать, идентифицировать и отслеживать враждебные дроны, позволяя лазеру включаться и открывать огонь в считанные секунды.

Новый лазер Raytheon установлен на небольшом внедорожнике и может использовать одну зарядку от стандартной 220-вольтовой сетевой розетки, чтобы не только сделать с десяток лазерных выстрелов, но и обеспечить разведку, наблюдение и зондирование. Подключенный к генератору, он может совершвть почти бесконечное количество выстрелов.

Захват цели и ее поражение. Фото: Raytheon

«Пять лет назад мало кто беспокоился об угрозе беспилотного летательного аппарата», - говорит Рой Азеведо (Roy Azevedo), президент Raytheon Space and Airborne Systems. «Теперь мы постоянно слышим об атаках или вторжениях. Наши клиенты увидели, что это произойдет, и попросили нас разработать уже готовую систему противодействия беспилотным летательным аппаратам. Мы сделали это, перейдя от чертежной доски к доставке менее чем за 24 месяца».

На видео представлена система высокоэнергетического лазерного оружия Raytheon.

В системе используется мультиспектральная система наведения. Фото: Raytheon

Источник: New Atlas / Raytheon

Хотя раньше мы видели покрытия, меняющие цвет, они обычно просто переключаются между двумя сплошными цветами. Ученые из Массачусетского технологического института разработали новую систему, которая позволяет покрытым объектам приобретать сложные разноцветные узоры при воздействии ультрафиолетового света.

Эта технология, известная как PhotoChromeleon (в связи с изменяющей цвет ящерицей, хамелеоном), основана на ранее разработанной в Массачусетском технологическом институте системе ColorMod.

Последняя включала объекты 3D-печати, которые имели светочувствительные изменяющие цвет пиксели на своей поверхности. Мало того, что процесс печати был довольно сложным, но шаблоны, созданные с помощью лохматых пикселей, были довольно низкого разрешения, плюс каждый пиксель мог переключаться только между одним заданным цветом или прозрачным.

Технология PhotoChromeleon, с другой стороны, включает в себя чернила, которые состоят из смеси прозрачного лака вместе с голубыми, пурпурными и желтыми фотохромными красителями. Каждый из этих красителей изменяется между своим заданным цветом и прозрачным состоянием, когда подвергается воздействию различных длин волн ультрафиолетового света.

В зависимости от формы и ориентации объекта процесс может занять от 15 до 40 минут. Фото: MIT CSAIL

Пользователи начинают работу с выполнения трехмерного сканирования рассматриваемого объекта, а затем в цифровой форме создают многоцветный рисунок для этого элемента на его компьютерной модели. Физический объект затем окрашивается распылением покрытия из чернил, после чего он помещается на поворотный стол внутри коробки. В то время как объект впоследствии поворачивается, проектор с цифровой обработкой света излучает на него цветовой рисунок в виде волн различной длины волны УФ-света. В результате разные красители меняют цвет в разных областях покрытия, создавая реальную версию желаемого рисунка.

Этот шаблонный узор (рисунок) остается видимым до тех пор, пока он не будет «перезаписан» другим, спроецированным на объект. И представитель Массачусетского технологического института говорит, что воздействие естественного солнечного света не стирает и не изменяет узоры (рисунки).

До настоящего времени технология была опробована на игрушечном хамелеоне, модельном автомобиле, обуви и чехле для смартфона. Однако после дальнейшей разработки она может использоваться в таких областях, как автомобильная краска, которая позволяет владельцам автомобилей по желанию менять цвет своего автомобиля.

Технология PhotoChromeleon использовалась, чтобы применить этот узор к чехлу смартфона. Фото: MIT CSAIL

«Этот особый тип красителей может обеспечить множество вариантов настройки, которые могут повысить эффективность производства и снизить общие отходы», - говорит Юхуа Джин (Yuhua Jin), ведущий автор статьи о проекте. «Пользователи могут персонализировать свои вещи и внешний вид на ежедневной основе, без необходимости покупать один и тот же объект несколько раз в разных цветах и стилях».

Источник: New Atlas / MIT Computer Science and Artificial Intelligence Laboratory (CSAIL)

Подражая биологическим клеткам, исследователи из Массачусетского технологического института, Колумбийского университета и других стран разработали простых в вычислительном отношении роботов, которые объединяются в большие группы для перемещения, транспортировки объектов и выполнения других задач.

Эта так называемая система «робототехники частиц» - основанная на проекте исследователей Массачусетскогог технологического института, школы инженерных и прикладных наук Колумбийского университета, Корнелльского университета и Гарвардского университета - включает в себя множество отдельных дискообразных блоков, которые исследователи называют «частицами». Частицы слабо связаны магнитами по периметру, и каждая единица может делать только две вещи: расширяться и сжиматься. Каждая частица имеет размер около 15см в сжатом состоянии и около 23см при расширении. Это движение, когда оно тщательно рассчитано, позволяет отдельным частицам толкать и тянуть друг друга в согласованном движении. Бортовые датчики позволяют кластеру притягиваться к источникам света.

В опубликованной статье в журнале Nature исследователи демонстрируют кластер из двух десятков реальных роботизированных частиц и виртуальную симуляцию, в которой до 100 000 частиц движутся сквозь препятствия к светящейся лампочке. Они также показывают, что робот-частица может транспортировать объекты, размещенные в его среде.

Роботы-частицы могут образовывать множество конфигураций и плавно перемещаться вокруг препятствий и проходить сквозь узкие промежутки. Примечательно, что ни одна из частиц не взаимодействует напрямую и не полагается друг на друга, чтобы функционировать, поэтому частицы могут быть добавлены или вычтены без какого-либо воздействия на группу. В своей статье исследователи показывают, что роботизированные системы частиц могут выполнять задачи, даже когда многие устройства работают со сбоями.

Статья формулирует новый способ мышления о роботах, которые традиционно предназначены для одной цели, состоят из множества сложных частей и не перестают работать при неисправности любой части. Исследователи говорят, что роботы, состоящие из этих упрощенных компонентов, могут создавать более масштабируемые, гибкие и надежные системы.

Слабосвязанные дискообразные «частицы» могут толкать и тянуть друг друга, массово перемещаясь к транспортным объектам. Фото: MIT

«У нас есть небольшие роботизированные ячейки, которые не так способны, как и любая отдельные единица, но могут многого добиться в группе», - говорит Даниела Рус (Daniela Rus), профессор, директор Лаборатории компьютерных наук и искусственного интеллекта. «Робот сам по себе статичен, но когда он соединяется с другими частицами робота, то внезапно коллектив роботов может исследовать мир и управлять более сложными действиями. С помощью этих «универсальных ячеек» робот-частица может достигать различных форм, глобального преобразования, глобального движения, глобального поведения и, как мы показали в наших экспериментах, следовать за градиентами света. Это очень круто».

В Массачусетском технологическом институте Даниела Рус работает над модульными, соединенными роботами в течение почти 20 лет, включая расширяющегося и сжимающегося кубического робота, который может соединяться с другими, чтобы передвигаться. Но квадратная форма ограничивала групповые движения и конфигурации роботов.

Но потом исследователи выбрали дискообразные механизмы, которые могут вращаться вокруг друг друга. Они также могут подключаться и отключаться друг от друга и формировать множество конфигураций.

Каждое устройство робота-частицы имеет цилиндрическое основание с батареей, небольшим двигателем, датчиками, которые определяют интенсивность света, микроконтроллером и компонентом связи, который отправляет и принимает сигналы. Сверху установлена детская игрушка под названием «летающее кольцо Хобермана (Hoberman Flight Ring)», изобретатель которой является одним из соавторов статьи об исследовании. Она состоит из маленьких панелей, соединенных в круговую форму, которую можно тянуть, чтобы расширить и оттолкнуть обратно, чтобы сжать ее. Два маленьких магнита установлены на каждой панели.

Расширение летающего кольца Хобермана. Фото: ResearchGate

Хитрость заключалась в том, чтобы запрограммировать частицы робота на расширение и сжатие в точной последовательности, чтобы подтолкнуть всю группу к движению к цели в виде источника света. Для этого исследователи оснастили каждую частицу алгоритмом, который анализирует передаваемую информацию об интенсивности света от каждой другой частицы, без необходимости прямой связи между частицами.

Датчики частицы определяют интенсивность света от источника света; чем ближе частица к источнику света, тем больше интенсивность. Каждая частица постоянно передает сигнал, который расшаривает воспринимаемый уровень интенсивности со всеми другими частицами. Скажем, роботизированная система частиц измеряет интенсивность света по шкале от 1 до 10: частицы, ближайшие к свету, регистрируют уровень 10, а самые дальние регистрируют уровень 1. Уровень интенсивности, в свою очередь, соответствует определенному времени, в течение которого частица должна расширяться. Частицы, испытывающие наивысшую интенсивность - уровень 10 - расширяются первыми. Когда эти частицы сжимаются, то затем расширяются следующие частицы в порядке - уровень 9. Это распределенное по времени расширение и сжатие происходит на каждом последующем уровне.

«Это создает механическую волну расширения-сжатия, скоординированное движение толкания и перетаскивания, которое перемещает большой кластер в сторону внешних факторов или наоборот в сторону от воздействия внешних факторов», - говорит один из исследователей. Ключевым компонентом, добавляет он, является точная синхронная временная коордтинация от синхронизированных часов между частицами, которая обеспечивает максимально эффективное движение: «Если вы испортите синхронизированные часы, система будет работать менее эффективно».

В видеороликах исследователи демонстрируют роботизированную систему частиц, состоящую из реальных частиц, движущихся и меняющих направления к разным лампочкам, когда те включаются, и пробивающихся сквозь пропасть между препятствиями. В своей статье исследователи также показывают, что моделируемые кластеры, содержащие до 10 000 частиц, поддерживают локомотивное движение с половинной скоростью даже при сбое до 20% единиц.

«Это немного похоже на общеизвестную Серую слизь (англ. grey goo)», - говорит Липсон, профессор машиностроения в школе инженерных и прикладных наук Колумбийского университета, ссылаясь на научно-фантастическую концепцию самовоспроизводящегося робота, содержащего миллиарды наноботов. «Ключевым новшеством здесь является то, что у вас есть новый тип робота, у которого нет централизованного управления, нет единой точки отказа, нет фиксированной формы, а его компоненты не имеют уникальной идентичности».

Серая слизь (англ. grey goo) — гипотетический сценарий конца света, связанный с успехами молекулярных нанотехнологий и предсказывающий, что неуправляемые самореплицирующиеся нанороботы поглотят всё доступное им вещество Земли, выполняя свою программу саморазмножения; или вещество биосферы — биомассу: данный сценарий известен под названием «экофагия».

Впервые самореплицирующиеся машины были описаны математиком Джоном фон Нейманом, и поэтому иногда называются машинами фон Неймана. Впервые термин «серая слизь» был применён в 1986 году пионером нанотехнологий Эриком Дрекслером в книге «Машины создания», где при описании подобного сценария Дрекслер предостерёг, что «Мы не можем позволить себе определённого рода аварии с реплицирующимися ассемблерами». В 2004 году Дрекслер сказал, что из-за разразившейся шумихи жалеет о том, что придумал этот термин.

Следующим шагом, добавляет Липсон, является миниатюризация компонентов для создания робота, состоящего из миллионов микроскопических частиц.

«Работа указывает на новое инновационное направление в модульной и распределенной робототехнике», - говорит Мак Швагер (Mac Schwager), доцент кафедры аэронавтики и космонавтики и директор лаборатории мульти-робототехнических систем Стэнфордского университета. «Авторы используют коллективы простых стохастических роботизированных ячеек и используют статистику коллектива для достижения глобального движения. Это имеет некоторое сходство с биологическими системами, в которых каждая клетка организма следует некоторому случайному процессу, в то время как общий эффект этой случайности низкого уровня приводит к предсказуемому поведению для всего организма. Надежда состоит в том, что такие коллективы роботов приведут к устойчивому и адаптируемому поведению, подобному устойчивости и адаптивности, которые мы видим в природе».

Источник: Massachusetts Institute of Technology (MIT)