Sonar inspirado em golfinhos melhora imagens subaquáticas

Redação do Site Inovação Tecnológica - 06/02/2023

Do tamanho da cabeça de um golfinho, o sonar emite "cliques" semelhantes aos do sistema de ecolocalização do animal.
[Imagem: NUS]

Sonar biomimético

Um sonar inspirado no sistema de comunicação dos golfinhos está permitindo captar os ecos com uma qualidade suficiente para fazer imagens subaquáticas.

Além disso, o equipamento usado é muito mais compacto do que as tecnologias existentes.

O sonar biomimético tem cerca de 25 cm de largura e aproximadamente o tamanho da cabeça de um golfinho. Ele foi projetado para emitir sons agudos e pulsantes, semelhantes à ecolocalização de um golfinho. Três transmissores são usados para enviar sons para diferentes direções.

Para complementar o hardware, a equipe criou um software inovador que melhora a conversão dos ecos em imagens. Com base na hipótese de que os golfinhos usam informações prévias para processar seus ecos, os pesquisadores incorporaram o conceito de esparsidade ao software do sonar. Isso pressupõe que, fora do espaço digitalizado, apenas uma pequena porcentagem é ocupada pelo objeto, o que simplifica muito o processamento.

"Usar informações prévias, como a ideia de esparsidade, é intuitivo. É algo que os humanos fazem o tempo todo - transformamos nossa compreensão da realidade em expectativas que podem acelerar nossas inferências e decisões. Por exemplo, na ausência de outras informações, o cérebro humano e o sistema de visão tendem a assumir que, em uma imagem, a luz em um objeto está vindo de cima," explicou o professor Hari Vishnu, da Universidade Nacional de Cingapura.

O resultado são imagens visuais mais claras dos objetos e relevos embaixo d'água, superiores às obtidas com o método de processamento de sinal convencional de visualização de ecos de som.

Os testes envolveram traçar os contornos de objetos com diversos formatos, montados com canos de PVC.
[Imagem: Hari Vishnu et al. - 10.1038/s44172-022-00010-x]

Pequeno o suficiente para robôs

Fundamentalmente, a tecnologia fornece uma melhor compensação entre a clareza da imagem do sonar, o número de sensores e o tamanho do conjunto de sensores. Os métodos convencionais de processamento de ecos de som geralmente falham quando se usa poucos sensores ou quando eles ficam muito espalhados.

O novo método de processamento dos ecos, contudo, consegue extrair informações e ainda gerar imagens claras nesses cenários - razoavelmente claras neste primeiro protótipo e nesta primeira versão do software.

Isso poderá tornar o equipamento capaz de, por exemplo, escanear o relevo do fundo do mar para auxiliar a navegação ou localizar objetos. E, como ele é muito compacto, o sonar biomimético poderá ser montado em robôs subaquáticos para exploração oceânica e pesquisa científica.

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