Detektor Tabrakan Meniru Kawanan Belalang

Wabah belalang, berisi jutaan serangga, terbang melintasi langit untuk menyerang tanaman tetapi serangga individu tidak saling bertabrakan dalam kawanan besar ini. Sebuah tim insinyur sedang membuat detektor tabrakan berdaya rendah yang meniru respons penghindaran belalang untuk membantu robot, drone, dan bahkan mobil yang dapat mengemudi sendiri menghindari tabrakan.

Belalang menggunakan satu neuron khusus yang disebut Lobula Giant Movement Detector (LGMD) untuk menghindari tabrakan. Neuron menerima dua sinyal yang berbeda. Yang pertama adalah gambar belalang mendekat yang jatuh di mata belalang penghindar. Semakin dekat belalang yang menyerang, semakin besar gambar dan semakin kuat sinyal eksitasi ini. Masukan lainnya adalah perubahan kecepatan sudut belalang penyerang terhadap belalang penghindar. Karena neuron memiliki dua cabang, belalang menghitung perubahan pada kedua input ini dan menyadari bahwa ada sesuatu yang akan bertabrakan, sehingga belalang penghindar berubah arah.

Para peneliti mengembangkan detektor tabrakan skala nano yang kompak menggunakan monolayer molibdenum sulfida sebagai fotodetektor. Mereka menempatkan fotodetektor di atas arsitektur memori gerbang terapung yang dapat diprogram yang dapat meniru respons neuron belalang hanya dengan menggunakan sedikit energi.

Belalang bergerak dengan kecepatan dua hingga tiga mil per jam dan membuat perubahan arah dalam ratusan milidetik. Keputusan untuk pindah menggunakan matematika nonlinier dan pengeluaran energi yang sangat kecil. Reaksi cepat dan penggunaan energi yang sederhana ini menarik untuk detektor tumbukan mekanis. Detektor saat ini untuk mobil otonom sangat besar dan sangat berat — detektor tabrakan para peneliti merespons dalam dua detik. Selain itu, daripada menjadi detektor serba guna, sensor berbasis molibdenum sulfida bersifat khusus tugas, tetapi karena sangat kecil dan menggunakan sangat sedikit energi, hal itu dapat diterima.

Fotodetektor menyebabkan peningkatan arus perangkat sebagai respons terhadap objek yang mendekat — sinyal rangsang — sementara tumpukan memori yang dapat diprogram di bawahnya selalu menyebabkan penurunan arus — sinyal penghambatan. Ketika sebuah objek mendekat, sinyal rangsang ditambahkan ke rangsangan penghambatan, menyebabkan perubahan non-monotonik pada arus perangkat, meniru respons pelepasan neuron LGMD yang ditemukan pada belalang. Perangkat baru ini dapat mendeteksi potensi tabrakan dari berbagai objek pada kecepatan yang bervariasi.

Para peneliti hanya menguji perangkat dengan objek di jalur tabrakan langsung; mereka masih perlu mengoptimalkan respons untuk situasi tambahan.