חוקרי נורת'ווסטרן חשפו רחפן שכמעט נעלם מהעין

חוקרים מאוניברסיטת נורת'ווסטרן בארה"ב הציגו רחפן ניסיוני חדש, Phantom Twist, שלדבריהם מצליח להיראות הרבה פחות לעין האנושית מרוב הרחפנים הקיימים. הרחפן הוצג בכנס Robotics: Science and Systems שנערך בסידני, והוא מבוסס לא על הסוואה קלאסית של צבע או מרקם, אלא על תכנון פיזי שמנצל את מגבלות הראייה האנושית בזמן תנועה מהירה.

לפי צוות המחקר, הרחפן מסתובב בקצב של עד 25 פעמים בשנייה. במהירות כזו, העין מתקשה לעקוב אחרי פרטיו, בדומה לאופן שבו להבי מאוורר או פרופלור נראים מטושטשים כשהם פועלים. אלא שבמקרה הזה, לא רק המדחף מסתובב: גם גוף הרחפן עצמו מסתובב בכיוון מנוגד, כך שקשה עוד יותר להינעל חזותית על נקודה קבועה אחת.

איך הרחפן "נעלם" בלי להפוך לבלתי נראה באמת

החוקרים מדגישים שאין כאן היעלמות מוחלטת. הרחפן אינו שקוף לחלוטין, ואינו חומק מכל זווית ומכל תנאי תאורה. התוצאה, לדבריהם, דומה יותר לכתם עמום או לצללית קלושה שמתמזגת ברקע מאשר לאובייקט שנעלם לחלוטין. במילים אחרות, מי שיחפש אותו עשוי עדיין להבחין בו, אבל הרבה פחות בקלות לעומת רחפן ארבעה-להבים רגיל.

לדברי מייקל רובינשטיין, פרופסור חבר למדעי המחשב ולהנדסת מכונות שהוביל את הפרויקט, נקודת המוצא הייתה שונה מרוב ניסיונות ההסוואה בתחום. "רוב המאמצים להסתיר רחפנים מתמקדים בכך שייראו כמו הסביבה שלהם", אמר. "אנחנו שאלנו אם אפשר לתכנן את הרחפן עצמו סביב הדרך שבה בני אדם תופסים תנועה".

כדי לעשות זאת, הצוות פיזר את רכיבי הרחפן — המדחף, החיווט, המעגלים, הסוללות ומשקולות האיזון — בגבהים שונים, כך שנותר מרווח רב בין החלקים. בזמן הטיסה, חלקי הרחפן אינם מסתובבים בסנכרון, ולכן העין מתקשה לזהות צורה ברורה ויציבה.

מ-20 אלף תכנונים לדגם אחד עובד

מאחורי המראה החריג עומד תהליך חישובי ארוך. החוקרים יצרו תחילה כ-20 אלף תצורות אפשריות של רחפנים, ואז השתמשו בבינה מלאכותית כדי למיין, לשנות ולשפר את הדגמים במטרה להפחית את הנראות שלהם בזמן טיסה. לאחר מכן הם דימו את תנועת הרחפנים על רקע נופים שונים ובחנו אותם באמצעות מודל תפיסה שמחקה את הראייה האנושית.

אחרי סינון נוסף של 500 האפשרויות שנחשבו לפחות נראות, עבר הצוות לבניית אבטיפוס פיזי. רובינשטיין אמר כי "תהליך התכנון היה אוטומטי לחלוטין. כשהיינו בטוחים שרחפן עומד בכל הקריטריונים שלנו, בנינו אותו".

אמה אלכסנדר, מרצה המתמחה בראייה ממוחשבת ושותפה למחקר, הסבירה שהרעיון נשען על פרק הזמן שנדרש לעין לעבד אותות חזותיים. לדבריה, בדומה לזמן החשיפה במצלמה, עצם שמסתובב מהר מאוד נתפס כמטושטש ומאבד תווי מתאר ברורים. מכיוון שהרחפן החדש בנוי ברובו באופן אוורירי ודל בחלקים אטומים, אותם חלקים בודדים "מתמזגים" חזותית עם הרקע ויוצרים מראה של ערפל קל בלבד.

הטכנולוגיה עדיין רחוקה מהסתרה מושלמת

למרות ההישג, ל-Phantom Twist יש מגבלות ברורות. ראשית, הוא עדיין משמיע רעש זמזום בזמן טיסה, כך שגם אם קשה לראות אותו, אפשר לשמוע אותו. נוסף לכך, חלק מהחוטים והמוטות התומכים עדיין נראים לעין, ולכן ההסוואה החזותית רחוקה משלמות. החוקרים עצמם אומרים שהשלב הבא יהיה שילוב של חומרים שקופים יותר ומערכות הנעה שקטות יותר.

המחקר זכה למימון חלקי של הקרן הלאומית למדע בארה"ב, ובוצע במרכז לרובוטיקה ולמערכות ביולוגיות של בית הספר להנדסה מק'קורמיק באוניברסיטה.

מהשמורות לטבע ועד שדה הקרב

בצד האזרחי, החוקרים מצביעים על כמה יישומים אפשריים. אחד הבולטים שבהם הוא ניטור חיות בר: רחפנים רגילים נוטים להיות רועשים ובולטים יחסית, ולכן עלולים לשבש התנהגות של בעלי חיים, למשל של ציפורים בעונת קינון. במצב כזה, עצם נוכחות הרחפן עלולה לפגוע באמינות התצפית המדעית. יישום אחר הוא בדיקות תשתית, כאשר יש צורך להתבונן בפעילות שוטפת בזמן אמת בלי להפריע לעבודת האתר.

אלא שלצד השימושים האלה, קשה להתעלם מהאפשרויות בתחום הביטחוני והמעקב. בשנים האחרונות עולם הרחפנים מתפתח במהירות גבוהה מאוד, בין השאר בזכות ירידת עלויות ושיפור ביכולות בינה מלאכותית ורובוטיקה. רחפנים כבר ממלאים תפקיד מרכזי בעימותים ברחבי העולם, והיכולת להקטין עוד יותר את החתימה החזותית שלהם עשויה להפוך לפקטור מבצעי משמעותי.

החוקרים לא הציגו את הדגם ככלי צבאי, אך עצם קיומו של פיתוח כזה ממחיש את כיוון ההתקדמות בתעשייה: לא רק רחפנים מהירים, זולים ואוטונומיים יותר, אלא גם כאלה שקשה יותר לזהות בעין. בשלב זה מדובר עדיין באבטיפוס מחקרי, שהוצג בכנס מדעי בצירוף מאמר מקצועי המתאר את שיטת התכנון והבדיקות שנערכו לו.