Des chercheurs proposent d’utiliser un algorithme “ électrosensible ” pour améliorer la navigation sous-marine

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Dans un article publié dans le Journal du SIAM sur les sciences de l’imagerie Récemment, des chercheurs de l’Ecole polytechnique fédérale de Zurich ont proposé de modéliser la manière dont les poissons faiblement électriques perçoivent leur environnement. Ils disent que leur algorithme, qui observe les objets par électro-détection, pourrait être utilisé pour améliorer les capacités des sous-marins les robots.

Alors que les humains ont du mal à naviguer dans des environnements sous-marins troubles et troubles, les poissons faiblement électriques comme le poisson-couteau et le poisson à nez d’éléphant le font facilement. C’est parce qu’ils sont spécialement adaptés pour traverser des eaux obscures sans dépendre de la vision. Au lieu de cela, ils détectent leur environnement via des champs électriques, détectant et localisant des cibles en fonction de la distribution du courant électrique sur leur peau.

Ces poissons ont des organes électriques spécialisés qui déchargent de petites tensions dans l’eau environnante, créant leurs propres champs électriques personnels. Les objets à proximité provoquent de légères perturbations dans ces champs, que les poissons détectent avec des organes sensibles sur leur peau appelés électrorécepteurs.

En comparaison, l’algorithme des chercheurs exploite un dictionnaire de formes comprenant un cercle, une ellipse, un triangle, une ellipse courbée, un triangle courbé, un homme en pain d’épice et une goutte. Compte tenu des données provenant de plusieurs orbites circulaires à différentes distances d’une cible – c’est-à-dire des perturbations électriques mesurées et enregistrées – l’algorithme utilise une procédure d’appariement pour comparer les données au dictionnaire des formes possibles. Il fournit un score numérique pour indiquer le degré de similitude entre la cible inconnue et l’élément de dictionnaire auquel elle ressemble le plus. Les scores numériques de différentes orbites sont ensuite combinés pour créer une attribution de croyance indiquant la forme de dictionnaire que l’algorithme détermine comme étant la meilleure correspondance.

Pour tester leur algorithme de reconnaissance, les auteurs ont simulé un poisson avec 1 024 électrorécepteurs répartis uniformément dans tout son corps et faisant trois orbites circulaires autour d’un objet. Ils affirment que leur approche a un taux de reconnaissance correcte plus élevé que les techniques précédentes, mais ils reconnaissent que son application à des dispositifs du monde réel nécessiterait d’étendre le système pour gérer trois dimensions.

«La construction de robots autonomes avec la technologie de détection électromagnétique peut fournir des capacités de navigation, d’imagerie et de classification inexplorées, en particulier lorsque la vue n’est pas fiable en raison de la turbidité des eaux environnantes ou de mauvaises conditions d’éclairage», a déclaré Lorenzo Baldassari, qui a co-écrit l’étude avec son collègue Andrea Scapin. dans un rapport. “[Weakly electric fish] sont un sujet idéal pour développer de nouvelles techniques d’imagerie bioinspirées.

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