AI Design cria um drone giratório selvagem e invisível

Há muitas palavras que eu nunca usaria para descrever um drone. Furtivo. Sutil. Qualquer que seja o oposto de desagradável. Muito disso se deve ao som de uma abelha gigante e furiosa que os drones tendem a emitir, mas também à maneira como eles se parecem durante o vôo: com movimentos estranhamente lineares e uma capacidade ainda menos astuta de pairar perfeitamente imóvel, eles tendem a chamar a atenção como afrontas à natureza.

Em um artigo apresentado esta semana no RSS 2026 em Sydney, roboticistas da Northwestern University, Evanston, Illinois, demonstraram um drone chamado Phantom Twist que é essencialmente invisível para os humanos, sendo uma ordem de magnitude mais difícil de ver em vôo do que um quadrotor típico. Eles conseguiram isso com a ajuda do design computacional e, embora o hardware resultante seja, eu diria, também uma ordem de magnitude mais afronta à natureza do que um quadrotor típico representa, é incrível como ele funciona bem.

Phantom Twist gira tão rápido que é praticamente invisível.Michael Rubenstein/Universidade Northwestern

O truque aqui é fácil de ver, mesmo que o drone não seja. Ao girar em voo entre 15 e 25 Hz, o Phantom Twist aproveita o sistema visual decididamente medíocre dos humanos para transformar um objeto sólido giratório em uma mancha opaca. Os olhos humanos levam algum tempo (normalmente cerca de 100 ms) para integrar o que vemos antes de enviar a cena completa ao nosso cérebro para processamento. Objetos em movimento podem causar problemas para este sistema, porque se o movimento for rápido o suficiente, nossos olhos serão forçados a calcular a média desse movimento na cena, combinando-o com o que está no fundo e resultando em um desfoque transparente. Este efeito é chamado de “persistência de visão”. Para algo que gira como o Phantom Twist, esse desfoque de movimento vem da rápida rotação do drone e funciona porque a maior parte do drone foi habilmente projetada para ser um espaço vazio.

Drones que giram em vôo não são novidade – já cobrimos vários deles no passado, incluindo o Picolissimo e vários drones samsara inspirados no vôo giratório das sementes de bordo. O que torna o Phantom Twist único, e também muito estranho, é que o design foi otimizado computacionalmente para baixa visibilidade.

Controlando como drones como este voam

Antes de entrarmos nisso, porém, uma nota rápida sobre como drones como esse podem voar de maneira controlada, porque não é nada óbvio. Com apenas um motor e sem superfícies de controle, a única entrada de controle possível é através do próprio motor e, ao aumentar ou diminuir a velocidade do motor no momento certo durante cada rotação, o drone pode transladar em qualquer direção. O controle de altitude vem da mudança do impulso geral do motor, e sua natureza giratória torna o drone passivamente estável.

Hastes de fibra de carbono conectam baterias, um controlador, alguns contrapesos, um motor e uma hélice. O robô de pesquisa também inclui tags de rastreamento óptico.Michael Rubenstein/Universidade Northwestern

Os bits que você precisa para este tipo de drone incluem o motor e a hélice, algumas baterias, um controlador, alguns contrapesos (que podem ser substituídos por mais baterias ou carga útil), hastes de fibra de carbono de 0,8 mm para amarrar tudo junto e um conector para o lançador portátil que acelera tudo. O real arranjo desses componentes é surpreendentemente flexível e é aí que entra a invisibilidade.

“O espaço de design é altamente dimensional”, explica Michael Rubenstein da Northwestern. “É muito difícil para um ser humano raciocinar sobre todas as compensações entre as restrições físicas necessárias para um vôo estável e a aparência visual do drone giratório, e não acho que teríamos chegado facilmente a esse projeto de baixa visibilidade.”

A visibilidade (ou não) do Phantom Twist é impulsionada principalmente pela medida em que os diferentes componentes se alinham entre si da perspectiva de alguém que olha para o drone. Quanto mais componentes se alinham enquanto o drone voa, menos fundo você vê através do drone giratório e mais visível o drone se torna. Como você pode estar olhando para o drone de vários ângulos diferentes, e também porque o drone precisa ser estável o suficiente para um vôo controlado, há um monte de coisas diferentes que precisam ser otimizadas de uma só vez, e é por isso que o design computacional é eficaz aqui.

O design final do Phantom Twist foi gerado usando um otimizador iterativo que tinha o objetivo de minimizar uma métrica chamada “Learned Perceptual Image Patch Similarity”, ou LPIPS, garantindo ao mesmo tempo que o design ainda pudesse funcionar fisicamente. LPIPS é a diferença entre duas imagens: uma imagem de fundo e uma imagem de fundo com uma sobreposição do drone giratório simulado. Quanto menor for essa diferença, mais invisível será o design. É complicado para um ser humano considerar todas as variáveis ​​de uma só vez, mas Rubenstein diz que o design final faz sentido intuitivamente, porque “o pipeline automatizado prefere posicionamentos onde os componentes não se sobrepõem visualmente enquanto gira, ou onde os componentes estão muito próximos do centro de rotação”.

Duas iterações de drones Phantom Twist são mostradas com seus mecanismos de lançamento portáteis. A versão mais otimizada (linha inferior) realoca a interface do iniciador para remover componentes que estão muito próximos do eixo central, tornando-os mais visíveis.Michael Rubenstein/Universidade Northwestern

De um conjunto inicial de cerca de 20.000 configurações viáveis ​​do Phantom Twist, o design otimizado (aquele que você vê ou não nas fotos e vídeos) tem uma pontuação LPIPS de 0,0104. Um Phantom Twist projetado por humanos é cerca de duas vezes mais visível, com uma pontuação LPIPS de cerca de 0,2, e um quadrotor convencional (do mesmo tamanho) seria dez vezes mais visível. E ainda há um pouco mais de otimização que pode ser feita com a fiação elétrica, bem como aumentar a transparência básica dos próprios componentes.

O Phantom Twist é atualmente controlado por um sistema de rastreamento óptico, o que significa que ainda não é capaz de voar fora de um ambiente controlado. Mas Rubenstein construiu outros drones com base em princípios semelhantes no passado, que voaram com sucesso para fora, e ele está otimista em usar essas técnicas para tirar o Phantom Twist do laboratório. O comportamento giratório pode até permitir algumas capacidades de detecção úteis, diz ele. “Uma possibilidade interessante é montar uma câmera no corpo giratório. À medida que o veículo gira, ele poderia capturar imagens em todas as direções, criando efetivamente uma visão de 360 ​​graus do entorno que poderia ser usada para navegação e controle a bordo.”

Quanto ao uso de um drone como o Phantom Twist – supondo que o som possa ser um pouco mitigado (e existem abordagens potenciais para fazer isso acontecer), um microdrone furtivo poderia fazer todo tipo de coisa, sendo a vigilância secreta a aplicação mais óbvia. Por sua vez, Rubenstein diz que está pessoalmente entusiasmado com o potencial de observação da vida selvagem, “onde um drone menos intrusivo poderia observar os animais e ao mesmo tempo minimizar o seu impacto no seu comportamento natural”. Os elefantes, em particular, certamente apreciariam isso.

Para um mergulho mais profundo em todas as particularidades deste projeto, leia o artigo: Projeto computacional de um UAV de baixa visibilidade usando uma métrica perceptual alinhada ao homemde Jingxian Wang, Chen Yu, David Matthews, Emma Alexander, Sam Kriegman e Michael Rubenstein da Northwestern University, que será apresentado esta semana no RSS 2026 em Sydney.