尽管雷达、激光雷达和自动驾驶软件等汽车碰撞避免系统(CASs)发展迅速,但夜间导航仍然是一项特别危险的任务。虽然驾驶时间的四分之一发生在日落之后,但据估计,有50%的交通事故死亡发生在夜间。鉴于此,许多研究人员的自然倾向可能是开发越来越复杂——也因此耗能更大——的 CAS 升级,但一项最近的研究指向了一种字面意义上的“虫脑”方法来提高所有道路使用者的安全。
正如宾夕法尼亚州立大学团队发表在 ACS Nano 杂志上的新研究详细介绍的那样,蝗虫和苍蝇等昆虫是新型碰撞预防编程背后的关键灵感来源。目前许多系统依赖于对汽车周围环境进行实时图像分析,但在低光照或下雨条件下,其精度常常会严重下降。激光雷达和雷达技术可以解决其中一些问题,但却付出了实际重量和能耗的沉重代价。
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然而,普通的昆虫不需要先进的神经网络或机器学习就能在飞行中避免相互碰撞。相反,它们使用相对简单、能量效率高、能够避开障碍物的神经电路来导航。考虑到这一点,宾夕法尼亚州立大学的研究人员设计了一种新的算法,该算法基于昆虫的神经电路,该电路依赖于单一变量——汽车前灯的强度——来做出反应。因此,开发人员可以将检测和处理单元集成到一个更小、更节能的设备中。
“更小”或许有些轻描淡写了。这种新的、光敏的“忆阻器”电路仅占“原子级薄”的二硫化钼结构的 40 微米(µm)。此外,忆阻器仅需要几百皮焦耳的能量——比当前汽车的 CAS 所需的功率低数万倍。
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实际的夜间场景测试表明,在检测潜在碰撞的能力方面几乎没有损失。在使用时,受昆虫启发的电路能够提前两到三秒向驾驶员发出潜在的两车事故警告,为驾驶员提供了足够的时间进行必要的路线修正。研究人员认为,通过将新的“虫脑”电路集成到现有的 CAS 系统中,汽车制造商很快就能提供更小巧、更节能的夜间行车安全协议。然而,不幸且可能具有讽刺意味的是,该研究未能提及任何新的方法来避免那些鼓舞人心的昆虫在高速公路上撞上你的挡风玻璃。