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文汇 28分钟前

美团队用 AI 设计出“视觉隐身”无人机,有军事应用潜力

隐形轰炸机常采用特殊材料,以降低雷达反射信号;间谍卫星藏在距地面极远的轨道上,避开人类视野。一款新型无人机则另辟蹊径,只需高速旋转,便能与背景融为一体。

日前,美国伊利诺伊州西北大学的艾玛 · 亚历山大团队研发出一款 " 幻影旋扭 " 无人机。它每秒可旋转多达 25 圈,从而利用类似风扇叶片高速转动时产生的运动模糊效应,可以在肉眼观察下实现隐身。特别的是,普通风扇在工作时,虽然扇叶不易识别,但轴承、电机和底座等固定部件依然清晰可见;而 " 幻影旋扭 " 所有的部件都在旋转,因此整体均呈现模糊效果。

这款无人机约手掌大小,重约 30 克,其设计主要由人工智能完成。

研究团队开发出一套多阶段、全自动化的 AI 设计流程:首先,由一种 AI 模型生成数百万种无人机结构方案,从中筛选出约 2 万个理论上具备飞行能力的设计;随后,第二种 AI 模型对这些方案中的部件布局进行优化,尽可能降低从不同角度观察无人机时的可见度;最后,第三个模拟人类视觉系统的 AI 模型被引入,用于评估候选方案在不同背景下的隐蔽效果。

整个过程中,研究人员仅在最后阶段介入,选定最佳方案。最终胜出的设计将无人机各个部件分散排列,避免了旋转过程中不同结构相互重叠,从而进一步减少视觉暴露。

据亚历山大介绍:" 运动模糊基本把所有机械部件变成了一层薄雾。如果不仔细观察,很可能会完全忽略背景中那些细微的亮度变化。"

英国卡迪夫大学视觉感知专家大卫 · 惠特克解释,人类视觉系统在某些情况下,如观察闪烁的 LED 灯时,能分辨出每秒高达 60 次的变化。人眼并非真的看不见这架无人机,而是因为其运动速度过快,尤其当背景与无人机颜色高度相似时,大脑无法及时处理这些视觉信息。

" 就像风扇高速旋转时,人们很难看清每片扇叶的位置。同样,当物体运动速度超过视觉系统处理能力,大脑会倾向于将其与背景融合,使其在人眼中变得相对不可见。"

不过,这种 " 视觉隐身 " 技术离实际应用还有不少距离。英国朴茨茅斯大学研究员彼得 · 李表示,该设计虽有军事应用潜力,但短板明显。首先,为实现低可见度,无人机必须采用极为纤细、简化的结构,一旦加装任何传感器或载荷,都会让它变得显眼。其次,增加重量或放大尺寸,会显著增大旋转时的离心力,可能导致无法飞行甚至解体。此外,高速旋转产生的陀螺效应也会限制无人机的转向能力。

" 这种无人机不像四旋翼无人机那样灵活," 李说," 由于旋转结构的限制,它无法进行大角度倾斜转弯,否则就会降低旋转速度,使其更易暴露,也可能影响飞行稳定性。"

目前要操控 " 幻影旋扭 " 并不容易,它只能维持较为稳定的悬停状态。而且即便肉眼看不见,其高速旋转发出的声响很容易被人耳捕捉到。

研究团队认为,未来可用透明材料替代部分结构,如机身所用的黑色碳纤维杆,从而进一步降低视觉存在感。同时,在 AI 设计流程中纳入更多细节因素,提前考虑每个微小部件可能带来的暴露隐患,也有望提升隐身效果。

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