חזרה לפורום סקופים וחדשות
ראשיכותרות הסקופים
החופשה הבאה שלך מתחילה כאן
פורום סקופים וחדשות אשכול 718452

פיטר 15.10.2118:13

טכנולוגיה: שיטה חדשה להסוואה והולוגרפיה אקוסטית

צוות מדענים מהמכון הטכנולוגי הפדרלי של שוויץ בציריך (ETH) פרסם לאחרונה בכתב העת Science Advances כי הצליחו לפתח טכנולוגיה מבוססת סונאר לטובת העלמת עצמים מפני פגיעה של גלי קול, ובאותו מנגנון גם לדמות פגיעה של גל קול בעצם שלא באמת קיים.

מהו סונאר?
סונאר היא טכנולוגיה הפועלת באמצעות גלי קול, המשמשת בין היתר לניווט בים ולגילוי של צוללות ואוניות. המילה סונאר מורכבת מראשי תיבות באנגלית של Sound Navigation And Ranging (ניווט והתמצאות באמצעות קול).

הסונאר הינו מכשיר שמשדר גלי קול ומפענח על פי דפוסי ההחזרה שלהם את תוואי פני קרקעית הים או מאתר כלי שיט שנמצאים על פני המים או מתחתיהם. הסונאר מבוסס על מנגנונים פיזיולוגיים של בעלי חיים דוגמת העטלף והדולפין, שאצלם משמש הסונאר הטבעי כאמצעי ניווט והערכת טווחים.

כדי להתמצא, העטלף פולט קול גם בטווח התדרים שבני אדם יכולים לשמוע, וגם בטווח העל-קולי (אולטרסאונד) שנמצא מעבר ליכולת השמיעה האנושית. גלי הקול האלה מוחזרים מגופים במרחב, ועל פי אופי הגל שחוזר אליו העטלף מרכיב בראשו תמונת התמצאות מרחבית. לאחר זיהוי טרף פוטנציאלי, העטלף מתביית עליו על ידי שליחת גלים על-קוליים ממוקדים.

במסגרת זו ראוי לציין שאפקט דופלר הוא מרכיב דומיננטי באותה טכניקת ההתמצאות של עטלפים. אפקט דופלר הוא למעשה שינוי בתדר הגלים המוחזרים מגופים נעים. אם הגל מוחזר מגוף שמתקרב אלינו, התדר שלו יעלה והוא יישמע גבוה יותר, ואם הוא מוחזר מגוף מתרחק התדר שלו יירד. בדיוק כמו שצליל הסירנה של אמבולנס משתנה ברגע שהוא חולף על פנינו ומתחיל להתרחק. באותו רציונל, תנועת הטרף של העטלפים משנה מעט את תדר הצליל שחוזר מהם, ואוזניהם הרגישות מצליחות לזהות את השינויים ולהשתמש במידע הזה כדי להעריך את מהירות המטרה וכיוונה, וכך ללמוד על אופיה.

לווייתנים ודולפינים גם הם משתמשים בעיקרון דומה. הם מאתרים טורפים, מזון והתמצאות במרחב על ידי השמעת קולות והאזנה להדים המוחזרים מהם.

מהו מנגנון ״ההסוואה״?
לצורך ההדגמה שידרו החוקרים גלי קול לעבר העצם שרצו להסתיר - טבעת שטוחה בקוטר 12 ס"מ. הצוות מדד ראשית כיצד נראה גל הקול החוזר כשהוא פוגע בעצם ללא התערבות. לאחר מכן הפעילו את מנגנון ״ההסוואה״, המורכב מטבעת של 20 רמקולים קטנים סביב העצם המוסתר ומטבעת חיצונית של כ-230 מיקרופונים.



יכולת ההסוואה הזו מבוססת על תופעה פיזיקלית בשם התאבכות: כאשר שני גלים מאותו סוג נפגשים בנקודה מסוימת במרחב, עוצמת הגל בנקודת המפגש שווה לסכום העוצמות של שני הגלים שיצרו אותו. כך יכול גל אחד להגביר גל אחר או לחלופין לבטל אותו כשהם נפגשים. אותו מנגנון בדיוק משמש לביטול רעשים באוזניות.

כשגל הקול שנשלח לעבר העצם הגיע אל אותה טבעת המיקרופונים שמקיפה אותו, המידע נשלח למעבד שמחשב את תכונות גל הקול המדויק שצריך להפיק כדי שהגל החדש שייווצר מהתאבכות שני הגלים יתנהג כאילו העצם כלל אינו קיים.



מהו מנגנון ״ההולוגרפיה״?
באותה הדרך הודגם גם שניתן ליצור את המצב ההפוך, כלומר להשמיע קול שידמה פגיעה של גל קול בעצם שלא באמת קיים – תופעה בשם ״הולוגרפיה״. לשם כך החוקרים הוציאו את הטבעת ששימשה כחפץ הנעלם ושלחו גל קול לעבר המיקרופונים והרמקולים. לאחר מכן באמצעות מעבד חושב גל הקול הנדרש להוציא מהרמקולים בכדי שההתאבכות בין גל הקול המקורי לגל שפולטים הרמקולים תדמה למעשה את נוכחותה של טבעת בקוטר של 12 ס"מ.

בדרך זו הדגימו החוקרים הסתרת עצם דו-ממדי מפני חיפוש באמצעות גלי קול. הפיתוח הבא של המערכת הוא להסתיר גם גופים תלת-ממדיים לרבות מתחת לפני המים. הפיתוח המיוחד יכול לעזור למחקר התנהגותם של גלי קול בסביבות שונות, ויכול לשמש ליישומים צבאיים שונים דוגמת העלמה אקוסטית של כלי טייס או כלי שייט או הדמייה אקוסטית של כלי טייס או כלי שייט, חיפוש מנהרות, מחקרים גיאולוגיים ועוד

https://www.science.org/doi/10.1126...

human 2021 15.10.2118:18
1. זה אומר שעכשיו אפשר למצוא חיים חוצניים? בתגובה להודעה מספר 0
מעולה, מתי מכוונים את זה לגלקסיה הקרובה?
חם פה 15.10.2118:45
2. לא. זה אומר שבני האדם ישתמשו בזה כדי להשמיד אחד את השני בעורמה. בתגובה להודעה מספר 1
ממש חדש 15.10.2119:10
3. 1+ בתגובה להודעה מספר 2
ירמיה80 16.10.2109:58
6. בדיוק בתגובה להודעה מספר 2
jack0 15.10.2119:17
4. זה לא יכול לעבוד בחלל החיצון כי בחלל ריק גלי קול לא עבירים בתגובה להודעה מספר 1
אשכנזון 16.10.2111:09
11. בחלל גלי קול כן עוברים, אבל זה פחות קשור לנושא בתגובה להודעה מספר 4
יש טלסקופים מיוחדים שמאזינים לקולות שבוקעים מהחלל, ככה גילו למשל צליל שהופק מסופרנובה.
FAO 16.10.2112:55
28. הם לא עוברים בתגובה להודעה מספר 11
מה שכתבת לגבי האזנות של סופרנובה למשל, מדובר על גל גלי רדיו מתחום גבוהה מאד על הסקאלה שבין רנטגן לגמא.
האנרגיה של גלי קול היא מזערית עד לא נחשבת ביחס לתדירויות הגבוהות יותר.
גלי קול זקוקים לחומר מתווך כמו אויר או מים כדי לעבור דרכם. אם אין חומר, גלי קול פשוט לא עוברים.
אשכנזון 16.10.2113:09
32. כן זה נכון, הם עוברים על גבי גליי רדיו בתגובה להודעה מספר 28
הגלי רדיו מומרים לקול.
בכל אופן השימוש בחלל בגליי קול מועבר בגליי רדיו, פשוט לא רציתי לרדת לרזולוציה הזאת.
בכל אופן ישנם איזורים בחלל שקול כן יכול לעבור בהם אבל בהחלט אלו איזורים בהם יש חומר שיכול להעביר את הגלים.
פיטר 15.10.2121:20
5. אם כבר שעכשיו אולי נוכל כך להתחבא מהם בתגובה להודעה מספר 1
Starback 16.10.2110:19
7. אם ההומו ספיינס (אבות אבותינו) גרמו להכחדת האדם הניאנדרטלי בתגובה להודעה מספר 1

ערכתי לאחרונה בתאריך 16.10.21 בשעה 10:25 בברכה, Starback

שלא נתפלא אם הראשון יפתח כלים טכנולוגיים מרהיבים לתועלתו שיגרום להשמדה עצמית.
human 2021 16.10.2110:56
9. +1 בתגובה להודעה מספר 7
אבני אקדח 16.10.2110:54
8. השתקת רעש רקע באזניות פועלת בדיוק כך. התאבכות מבטלת. בתגובה להודעה מספר 0
פיטר 16.10.2112:20
16. תודה, הוזכר בכתבה בתגובה להודעה מספר 8
המשחיז 16.10.2111:08
10. היפוך פאזות בתגובה להודעה מספר 0
גמני 16.10.2111:32
12. תמצתת יפה ומעניין. קל לדעתי לעבוד על מערכת כזו. היא בנויה על Clocking, כלומר על ניתוח החזרה מסדרה של גלים בתגובה להודעה מספר 0

ערכתי לאחרונה בתאריך 16.10.21 בשעה 11:43 בברכה, גמני

שנשלחים אל העצם בתזמון צפוי. אם מייצרים מחולל גלי קול שיתזמן כל גל שהוא שולח בתזמון רנדומלי ולא בתזמון בזמן קבוע כמו שעון או בתזמון משתנה אבל שקצב ואופי ההשתנות שלו קבועים, הרי שבצד העצם שרוצים להסתיר, המערכת המסתירה תתקשה לייצר לכל פגיעה של גל בזמן רנדומלי גל שיתאבך איתו התאבכות הורסת. כמובן שבמקרה כזה, נדרש בצד של מחולל הגלים אלגוריתם שידע לעבד ולחשב ולהתחשב בהיותו מקור ששולח גלים בתזמון רנדומלי ולקזז את הרנדומליות לכדי חישוב פר גל חוזר בודד ובנית תמונה של המרחב בהתחשב ברנדומליות של שליחת הגלים.

במחשבה נוספת, צריך לחשוב על זה עוד קצת כי בתאוריה, ניתן לבטל כל גל בנפרד לא תלות בתזמון הסדרה
פיטר 16.10.2112:16
15. בשביל לעבוד על מערכת כזו קודם כל צריך לדעת על קיומה בתגובה להודעה מספר 12

ערכתי לאחרונה בתאריך 16.10.21 בשעה 12:34 בברכה, פיטר

גמני 16.10.2112:22
17. לא הבנתי איך אתה מפעיל אותו מנגנון מהצד ששולח גלים וקורא את ההחזר שלהם? בתגובה להודעה מספר 15
הוא הרי צד יוצר ולא צד מגיב. הצד המגיב לא זקוק יצירת גלים שיחזרו מעצם שיפגעו בו, רק להרס של גלים שנשלחים אליו.
פיטר 16.10.2112:25
18. הכוונה היתה למה שהצעת, וכאמור נדרשת ידיעה מוקדמת לקיום המנגנון בתגובה להודעה מספר 17
ברור שיש עוד מה לעשות שם, בפרט שגלי קול איטיים יחסית וכנגזרת מרחב הטעות
גמני 16.10.2112:40
21. עדיין לא מבין את כוונתך. הולוגרמה היא בניה בנקודה מסוימת במרחב של גוף שלא באמת קיים שם. בתגובה להודעה מספר 18
כאן אנחנו מדברים על סונאר ששולח גלים במטרה לקבל את ההחזר שלהם. כיצד אתה מתגבר על אמצעי שנמצא במקום כלשהו במרחב ויודע לייצר התאבכות הורסת לגלים שהסונאר שלך מייצר?

הדבר שאני יכול לחשוב עליו כפתרון חלקי הוא אם העצם שמנסה להסתיר עצמו יוצר חור לא צפוי במרחב. זה יכול להתרחש כאשר העצם הזה נמצא במקום שבו כן מתקבל החזר מרקע מרוחק יותר מהעצם. אי קבלת ההחזר הצפוי שמתקבל מהרקע המרוחק בנקודה מסויימת יוצרת חשד שבנקודה שממנו לא מתקבל ההחזר הצפוי שמתקבל מכלל הרקע בכיוון הזה, נמצא אמצעי שמשבש את הגלים הנשלחים.

זה עדיין לא פותר את בעית אומדן המרחק והשאלה האם העצם בתנועה אליך או ממך (מתקרב או מתרחק ממך). שימוש בשיטת זיהוי הנקודה המתה כן מאפשר לראות האם העצם מטייל לצדדים כיוון שבמקרה כזה הנקודה המתה תנוע במרחב על פני תמונת הרקע שמגיעה כאמור מרקע מרוחק יותר מהעצם ונמצא מאחוריו מבחינת נקודת המבט של סונאר הגילוי.
פיטר 16.10.2112:42
22. אמדן המרחק יגזר למשל ממעקב וצפי התנועה שקדמה ליישום בפועל בתגובה להודעה מספר 21
בהנחה שהפתרון לא מיושם באופן רציף. אם הוא רציף ללא ספק יהיה קשה מאוד עד בלתי אפשרי במתכונת המוצעת לזהות. וכאמור בתשובה לאילנקה, ללא ספק נדרשת פה עבודה משמעותית עד למערכת מבצעית
גמני 16.10.2112:48
24. אני מתכוון לכך שמערכת הגנה/הסתרה כזו מופעלת קבוע. במקרה כזה, חלים הדברים שכתבתי. בתגובה להודעה מספר 22
כמובן שהחסרון העיקרי של מערכת כזו הוא שהיא אמנם יכולה להסתיר את המעוניין להסתתר אבל כשהיא מופעלת ומסתירה, הגוף המסתתר אם יפעיל סונאר משלו שישלח גלים למרחב כדי לחפש גופים אחרים, מאבד את ההסתרה שלו.
פיטר 16.10.2112:48
25. מסכים 👍🏻 בתגובה להודעה מספר 24
גמני 16.10.2113:09
33. השאלה המעניינת לדעתי כדי לעקוף את הצורך בדממה של הגוף המסתתר כדי למנוע גילויו היא בתגובה להודעה מספר 25
האם ואיך ניתן כן להסתתר ובכל זאת, לשלוח בו זמנית אותות ממנו כדי לגלות אחרים.

אולי אפשרות כלשהי לא רק לייצר במרחב פאנטום (הולוגרמה) אלא גם לייצר בנוסף מצב שבו יראה שהפנטום הוא זה ששולח אותות למרחב.
פיטר 16.10.2113:14
34. לזה כיוונתי בהתחלה - הולוגרמה אקטיבית בתגובה להודעה מספר 33
לא יודע איך והאם בכלל אפשר ליישם כזו בפועל

לגבי ההסתרה הקבועה - בעיה של כל החמקנים באשר הם 🙏🏻
מהרהרת 16.10.2114:04
36. עושים את זה עם פייק ניוז לא? הכל בעיני המתבונן... בתגובה להודעה מספר 34
פיטר 16.10.2114:04
37. ☺️ בתגובה להודעה מספר 36
ilanka 16.10.2112:00
13. תודה רבה הן על התוכן והן על אופן הצגתו! שתי נקודות שאשמח להבין קצת יותר בתגובה להודעה מספר 0
להבנתי, לצורך הסתרת אובייקט (או יצירת פנטום שלו) - לא די לדעת את עוצמת הגל הנשלח כדי לשגר לעברו גל התאבכות, שיבטל (יקזז) או ייצור אותו. אלא גם את מיקומו המדויק של (בשימוש צבאי, למשל, כדי להונות במדויק את המחפש). וגם אם זה משהו שניתן לקבוע בדיעבד, לא ברור לי איך ניתן לחזות אותו מראש.
בשונה מביטול רעש באזניות, כאן לא ניתן להסתפק ביצירת איזו "כיפת ברזל" לכל עבר (מה גם, שהיא עצמה עלולה להתגלות...) וחשוב למקד אותה רק במקור.
אני טועה?

ומה קורה כשאותו עוקב - אחרי עצם אמיתי או הולוגרמה - נע במסלול משתנה?
(דיון קרוב יותר למציאות, כי אינו עוסק בעצמים סטטים)
פיטר 16.10.2112:10
14. שאלות מצוינות בתגובה להודעה מספר 13

ערכתי לאחרונה בתאריך 16.10.21 בשעה 12:25 בברכה, פיטר

התשובה רלוונטית לשתיהן - כאשר מדובר על טווחי זמן קצרים יחסית, מסלולים שגרתיים של כלי רכב (יבשתיים וימיים כאחד), ניתנים לתחזית ברמה גבוהה יחסית שכן הם לא קופצים פתאום לצדדים או למעלה ולמטה. באמצעות אלגוריתם תחזית תנועה מבוסס למידת מכונה, ניתן להוסיף את שכבת התנועה הצפויה ובהתאם ליצור רצף של הסתרה / הולוגרמה. בדומה למנגנונים הצופים (ומונעים), תאונות עם גופים נעים אחרים המשולבים ברכבים אוטונומיים. הכלל תקף לעוקב ולנעקב גם יחד

לדוגמה
https://arxiv.org/pdf/1804.03504.pd...
ilanka 16.10.2112:28
19. אבל בשונה מהמנגנונים שהזכרת מתחום הרכב - שם זה משול לזיהוי מטרת דמות, מדובר במשהו שהוא כמעט כללי בתגובה להודעה מספר 14
ופה חשוב להיות ממוקדים להחזיר גל לנקודה מדויקת - ומשתנה, בכל הממדים - במרחב. וגם לדעת היכן "לפגוש" אותה. מעבר לכך שלחזות עניין כזה במרחב רב ממדי הוא עניין מורכב (שתלוי ביכולות חישוב, שבוודאי יוסיפו להתקדם), להבנתי הוא כרוך באחוז פספוס מסוים. וזה בדיוק התחום שהצד השני יוכל לזהות (ולבצע מניפולציה הפוכה, כדי לזהות אותך ו/או כדי להבין שמדובר במניפולציה).
פיטר 16.10.2112:29
20. צודק, נדרשת עבודת חישוב משמעותית בכדי שזה יהיה אפקטיבי בתגובה להודעה מספר 19
ilanka 16.10.2112:47
23. נראה לי שזה מעבר לחישוב, כי כל מה שיחרוג מ-100% יהיה ניתן לאיתור. ולכן ספק אם פתרון סטטיסטי יכול להחשב בתגובה להודעה מספר 20
בכלל כפתרון... הדרך היחידה שעולה לי ברא להימנע מכך היא, אולי, שימוש בגלי אור במקום בגלי קול?
פיטר 16.10.2112:54
27. אולי יעבוד עם מחשוב קוואנטי בתגובה להודעה מספר 23
כך או כך, העלית נקודה חשובה מהותית ביחס לאמינות המערכות האוטונומיות שבסופו של דבר גם מבוססות מידה מסוימת של סטטיסטיקה. האם זה מספיק בטוח? שאלה
ilanka 16.10.2113:00
30. אני קצת בספק אם חיסכון זמן העיבוד בחישוב קוואנטי - יצליח לפצות על הפערים בין המהירויות שהזכרתי קודם בתגובה להודעה מספר 27
שלא לדבר על זה שכבר כעת עיבוד הוא ממילא החלק המהיר בכל העניין. בעוד מה שלוקח זמן הוא גל הקול, שצריך להגיע ולחזור.
...ויש כמובן את עניין היתרון היחסי של השימוש בחישוב כזה, שכמו בכל טכנולוגיה חדשה - מוגבל לחלון זמן קצר: עד שהצד השני מצליח לשים עליו יד.
פיטר 16.10.2113:02
31. כרגע זה דיון תיאורטי בלבד בתגובה להודעה מספר 30
לגבי הסיפא - לגמרי צודק
popay 16.10.2112:49
26. תודה על הבאת הדברים. אגב שימוש בטכנולוגיה דומה כבר נעשתה על ידי מספר מדינות לצורך האזנה למטוסי חמקן בתגובה להודעה מספר 0
כל גוף פולט חתימת קול /חום יחודית ביותר . בדרך זאת למשל ניסו ועדיין מנסים לבדל ולסנן רעשים לצורך איתור את רעש האקוסטי שמייצר מטוס (מכלוליו ומנועיו) במרחב. כמובן שלפני יש צורך בקיומו של קול המקור כבסיס.
פיטר 16.10.2112:56
29. תודה על התוספת 🙏🏻 בתגובה להודעה מספר 26
Law 16.10.2113:30
35. אני יודע שלא קשור ספציפית לאשכול אבל חייב לדבר על ׳טכנולוגיה׳ בכללי בהקשר של מדינת ישראל בתגובה להודעה מספר 0
או בהקשר של ארץ ישראל..

נצטרך להשכיל להבין ביום מן הימים שפשוט אי אפשר להחליף טכנולוגיה בצדק, המציאות שמתפוצצת בפרצופנו כל פעם מחדש תחת אוסלו הבוגדני מוכיחה לנו זאת.
חם פה 16.10.2119:21
38. מסכים איתך בתגובה להודעה מספר 35
יש לצבא ההגנה לישראל טכנולוגיות שלא יביישו סרטי מדע בדיוני, חלקן עדיין חסויות.
כיצד זה יעזור ביום פקודה של הנפץ החי בתוכנו? לצערי אין לי תשובה. הדמיון לעומת זאת לא צריך להשתולל כדי להבין את אשר התכוונת אליו. הלב בוכה.
טלקו 17.10.2100:40
39. מעניין. תודה בתגובה להודעה מספר 0
העבר לפורום אחר
העבר לפורום:
סיבה:
מזג אשכול
מזג עם פוסט מספר:
סיבה:
תגובה חדשה
כותרת:
תוכן:
סמיילים:
הצג
עריכת אשכול
כותרת:
תוכן:
סמיילים:
הצג