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Gli insetti possono essere per noi una fonte di ispirazione. Potrebbero, per esempio, mostrarci come ridurre gli incidenti stradali. Un team di ricercatori della Penn State University, infatti, ha preso spunto dal modo in cui gli insetti si evitano l’un l’altro, anche al buio, per progettare un semplice sistema in grado di limitare le potenziali collisioni dei nostri veicoli. Lo studio è stato pubblicato sulle pagine della rivista Acs Nano.
I rischi alla guida
Sebbene solo il 25% circa dei nostri spostamenti in auto avvenga dopo il tramonto, quasi la metà degli incidenti stradali, soprattutto quelli mortali, si verifica di notte. E nonostante le nostre automobili siano senza dubbio sempre più all’avanguardia, anche le modalità per rilevare oggetti ed evitare le collisioni devono evolversi allo stesso passo. Attualmente, tuttavia, i sistemi attuali, i cosiddetti sistemi di prevenzione delle collisioni (Cas), capaci di frenare automaticamente quando un oggetto si avvicina troppo, sono spesso complicati, richiedono molte risorse ed energia e funzionano male al buio.
Alcuni sistemi, per esempio, analizzano un’immagine dello spazio intorno all’auto, ma in condizioni come pioggia battente o scarsa illuminazione, l’immagine non è chiara. Per rimediare, vengono utilizzati complicati processori di segnale per riuscire a dare un senso a ciò che è ancora visibile. Un altro sistema consiste nell’incorporare sensori radar di telerilevamento, chiamati Lidar (Light Detection and Ranging), ma anche questi sono difficili da miniaturizzare e richiedono molta energia. Inoltre, questi strumenti, sebbene rendano il veicolo più sicuro, possono aumentare inutilmente il suo peso, richiedere troppa energia e portare a diverse altre complicazioni.
Lo studio
Per tutte queste ragioni, il nuovo studio si è ispirato agli insetti, come le mosche e le locuste, o meglio al loro modo in cui riescono facilmente ad evitarsi, anche di notte. Senza fare affidamento su software o sensori radar, infatti, questi animali attivano determinati circuiti neurali, altamente efficienti, che evitano gli ostacoli. Da qui, quindi, l’idea di creare un rilevatore di collisioni ispirato a questi circuiti, che fosse efficace, sicuro e consumasse meno energia rispetto agli attuali Cas.
Per farlo, il team ha progettato un algoritmo basato sui circuiti neurali utilizzati dagli insetti per evitare un ostacolo. Ma, invece di elaborare un’intera immagine, si sono concentrati su una sola variabile: l‘intensità dei fari di un’auto. Senza la necessità di una telecamera integrata o di un sensore di immagine, i ricercatori sono riusciti a combinare le unità di rilevamento ed elaborazione, rendendo così il rilevatore più piccolo e più efficiente dal punto di vista energetico. In particolare, il nuovo sensore è composto da otto memtransistor (componenti elettroniche utilizzate per la creazione di reti neurali artificiali) fotosensibili, costruiti da uno strato di bisolfuro di molibdeno (MoS2), occupando solo pochissimo spazio (40 µm2) e utilizzando solo poche centinaia di picojoule di energia, decine di migliaia di volte meno dei sistemi attuali.
Come raccontano i ricercatori, il loro sistema potrebbe rilevare, in scenari reali, un potenziale incidente stradale 2 o 3 secondi prima che si verifichi, lasciando al conducente il tempo sufficiente per poter agire. “Il rilevatore di collisioni dimostra risposte di fuga tempestive per le auto in rotta di collisione in vari scenari di vita reale durante la notte”, si legge nello studio. “Crediamo fermamente che la nostra proposta possa contribuire a migliorare i sensori esistenti necessari per garantire la sicurezza dei veicoli”.
