Ученые Санкт-Петербургского государственного электротехнического университета «ЛЭТИ» (СПбГЭУ) создали прототип уникального металлоискателя на основе хаотической цепи.
Основная проблема современных конструкций металлоискателей — недостаточная избирательность, то есть они не могут определить, из какого именно металла сделан обнаруженный объект.
Имея это в виду, ученые создали новый тип сенсора, с помощью которого можно не только обнаруживать металлические предметы, но и определять, из какого металла они сделаны и как далеко они находятся.
Разработкой занималась научная группа под руководством профессора кафедры систем автоматизированного проектирования (САПР) Дениса Бутусова. Результаты исследования опубликованы в журнале «Нелинейная динамика.
Разработанный датчик состоит из двух частей: чувствительного элемента в виде индуктора и электронной схемы, в которой происходят хаотические колебания, имитирующие импульсы биологического нейрона. Сигналы от схемы поступают в компьютер, который обрабатывает их по специальным алгоритмам и выдает результат — тип цели и расстояние до нее. По мнению исследователей, сочетание в этом развитии свойств хаотической и нейроморфной систем дает положительные качества обеих, в частности, высокую чувствительность к изменениям параметров и простоту интерпретации поведения.
На фото разработчики прибора Тимур Каримов и Вячеслав Рыбин, за спиной ученых — прототип металлоискателя
«Наша электрическая схема имитирует биологический нейрон с помощью чувствительной катушки модели. Когда металлический объект приближается к катушке, в объекте индуцируются вихревые токи, которые измеряют колебания в электрической цепи. Распределение расстояний между импульсами в цепи меняется. С помощью компьютера мы рассчитываем это распределение и расшифровываем его, так как оно содержит информацию о типе цели и расстоянии до нее », — говорит Тимур Каримов, доцент кафедры САПР, руководитель группы перспективных схем в Научно-исследовательский институт молодежи Санкт-Петербургского электротехнического университета «ЛЭТИ.
«Искусственный интеллект и нейроморфные системы — востребованная и актуальная область исследований. На наш взгляд, будущее — не за классическими нейронными сетями, а за структурами, основанными на моделях биологических нейронов. Наша разработка использует принцип работы сенсорного нейрона для решения задачи поиска металлов. У таких детекторов много применений », — комментирует Ольга Дружина, аспирант кафедры САПР, инженер НИИ Молодежи ГЭТУ« ЛЭТИ.
На данный момент разработанное устройство на основе генератора хаоса не имеет прямых аналогов. Ученые уверены, что эта работа будет интересна зарубежным коллегам, занимающимся нелинейной динамикой и датчиками хаоса.
В краткосрочной перспективе исследователи намерены улучшить конструкцию, решив проблему нежелательной чувствительности устройства к температуре и шуму. В будущем они намерены улучшить конструкцию детектора для использования хаотических нейронных систем для решения других проблем, например, для диагностики неисправностей электрических машин, таких как электродвигатели на заводах или ветряных турбинах.
