美國科學(xué)家用AI設(shè)計(jì)了一架會隱形的無人機(jī)，靠高速旋轉(zhuǎn)騙過人眼

在 2005 年的科幻電影《絕密飛行》中，美國空軍擁有了一種未來戰(zhàn)爭機(jī)器：一架沒有飛行員的隱形戰(zhàn)斗機(jī)。它能夠依靠先進(jìn)人工智能自主飛行，并憑借隱身技術(shù)突破敵方防御系統(tǒng)。

那時，人們對于“隱形飛機(jī)”的想象，主要來自雷達(dá)、材料和空氣動力學(xué)，也就是讓機(jī)器避開探測，讓敵人無法發(fā)現(xiàn)。

但 20 年后的今天，一群研究人員正在嘗試另一種完全不同的“隱形”：不是讓無人機(jī)避開雷達(dá)，而是讓它騙過人眼。

近日，來自美國西北大學(xué)的團(tuán)隊(duì)在悉尼舉行的 2026 年機(jī)器人科學(xué)與系統(tǒng)大會上，展示了一款名 Phantom Twist 的無人機(jī)。這架無人機(jī)沒有采用透明材料，也沒有覆蓋特殊涂層。它只是高速旋轉(zhuǎn)，讓自己的形態(tài)變得模糊，最終在觀察者眼中逐漸失去清晰的輪廓。

圖 | Phantom Twist 旋轉(zhuǎn)飛行，幾乎透明（來源：西北大學(xué)）

因此，嚴(yán)格意義上來說，這并不是一架真正“隱形”的無人機(jī)。它不會像科幻電影中的隱形戰(zhàn)機(jī)一樣從天空中徹底消失，也無法躲避雷達(dá)、紅外或者其他傳感設(shè)備。但它展示了一種新的可能：未來機(jī)器或許不一定需要改變自身屬性，也可以通過改變觀察者獲取信息的方式，降低自己的存在感。

領(lǐng)導(dǎo)這項(xiàng)研究的是西北大學(xué)副教授邁克爾·魯賓斯坦（Michael Rubenstein），他專注于多機(jī)器人系統(tǒng)、集體機(jī)器人、自組裝/自修復(fù)機(jī)器人、模塊化機(jī)器人以及大規(guī)模機(jī)器人群體的控制與設(shè)計(jì)。

會轉(zhuǎn)的無人機(jī)，如何在人眼前“隱身”？

Phantom Twist 利用的是人類視覺系統(tǒng)的一個固有局限。人眼在把整個場景的視覺信號送去大腦處理之前，需要花一段時間（通常約為 100 毫秒）來整合看到的畫面。如果物體移動得足夠快，眼睛就會被迫把這段時間內(nèi)的運(yùn)動“平均化”，與背景融合在一起，產(chǎn)生一種透明的模糊感，這種現(xiàn)象叫做視覺暫留（persistence of vision）。

生活中最常見的例子是高速旋轉(zhuǎn)的風(fēng)扇葉片：葉片并沒有消失，只是人的視覺系統(tǒng)跟不上它的運(yùn)動細(xì)節(jié)，才逐漸從清晰的結(jié)構(gòu)變成一團(tuán)模糊的影像。

Phantom Twist 正是利用了這一機(jī)制。它以每秒 15 到 25 圈的速度旋轉(zhuǎn)，整機(jī)重量僅 30 克。

但一架不停旋轉(zhuǎn)的無人機(jī)，如何實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)控制？

傳統(tǒng)無人機(jī)通常依靠多個螺旋槳之間的轉(zhuǎn)速變化控制方向。例如，四旋翼無人機(jī)通過調(diào)整不同電機(jī)的轉(zhuǎn)速，讓機(jī)身傾斜，從而實(shí)現(xiàn)前進(jìn)、轉(zhuǎn)向和懸停。而 Phantom Twist 完全不同：全機(jī)只有一個電機(jī)、一個螺旋槳，沒有任何舵面。螺旋槳朝一個方向轉(zhuǎn)，機(jī)身其余部分則朝相反方向轉(zhuǎn)。

它的控制邏輯是這樣的：整個飛行器持續(xù)旋轉(zhuǎn)，系統(tǒng)在每圈旋轉(zhuǎn)中的特定時刻短暫提高或降低電機(jī)轉(zhuǎn)速，借此改變受力情況，讓無人機(jī)向某個方向產(chǎn)生微小偏移。因?yàn)闄C(jī)身一直在轉(zhuǎn)，這種瞬時的推力變化會被分散到不同方向上，累積起來就變成了一段可控的平移運(yùn)動。高度控制則更直接，調(diào)節(jié)電機(jī)的整體推力大小，無人機(jī)就能上升或下降。

結(jié)構(gòu)上看，Phantom Twist 同樣極簡：沒有傳統(tǒng)機(jī)身框架，主要靠碳纖維桿連接幾個核心部件——電機(jī)和螺旋槳、電池、控制器、配重塊，以及一個用于手持發(fā)射的連接件。未來配重塊甚至可以換成額外電池或傳感器。

（來源：西北大學(xué)）

AI 設(shè)計(jì) 2 萬個方案，尋找“最難被看見”的結(jié)構(gòu)

Phantom Twist 真正困難的地方，并不是讓無人機(jī)旋轉(zhuǎn)，而是在保證飛行性能的同時，讓它盡可能不容易被看見。這意味著設(shè)計(jì)時要同時考慮一堆變量：部件應(yīng)該放在哪里？哪些結(jié)構(gòu)會增加視覺暴露？怎樣才能兼顧穩(wěn)定飛行、重量與配平？

因此，研究團(tuán)隊(duì)使用了 AI 進(jìn)行設(shè)計(jì)。他們首先建立了約 2 萬個滿足基本飛行條件的無人機(jī)結(jié)構(gòu)方案作為候選池；接著把每種方案的旋轉(zhuǎn)飛行姿態(tài)模擬出來，疊加到 100 張真實(shí)場景背景圖上，還原它在不同環(huán)境中的實(shí)際觀感。

然后用一種叫“學(xué)習(xí)感知圖像塊相似度”（LPIPS）的、近似人類視覺的感知指標(biāo)給每種方案打分，具體做法是比較“無人機(jī)背景”和“疊加了旋轉(zhuǎn)無人機(jī)的背景”這兩張圖片的差異，差異越小，說明無人機(jī)越難被發(fā)現(xiàn)；最后，團(tuán)隊(duì)從中選出得分最低的 500 個候選方案，再用算法反復(fù)微調(diào)部件位置，進(jìn)一步壓低可見度評分，逐步逼近最優(yōu)解。

（來源：西北大學(xué)）

最終方案把各個部件分散安放在無人機(jī)四周，高度、角度各不相同，彼此留出充分間距，避免旋轉(zhuǎn)時相互重疊。于是當(dāng)所有部件的運(yùn)動模糊在一起時，無人機(jī)看起來不再是一個清晰的形狀，而是一團(tuán)淡淡的半透明云霧。

同時，研究人員發(fā)現(xiàn)，算法最終選擇的結(jié)構(gòu)其實(shí)符合一個簡單直覺：盡可能避免讓零部件在旋轉(zhuǎn)過程中形成明顯重疊，同時減少靠近旋轉(zhuǎn)中心區(qū)域的組件，因?yàn)檫@些位置更容易暴露無人機(jī)輪廓。

研究結(jié)果顯示，在最初約 2 萬個候選設(shè)計(jì)中，最終版本的 LPIPS 視覺差異評分達(dá)到 0.0104，相比之下，由人類設(shè)計(jì)的版本顯眼程度明顯要高，其 LPIPS 得分約為 0.2。

不過，研究人員也強(qiáng)調(diào)，Phantom Twist 距離真正意義上的“隱形無人機(jī)”還有很長距離。目前，它仍然是一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)性技術(shù)。

首先，它只能降低視覺可見性，并不能隱藏其他信號。無人機(jī)運(yùn)行時產(chǎn)生的螺旋槳噪聲依然明顯；此外，連接各個組件的電線和碳纖維桿也會在特定角度下暴露自身輪廓。研究團(tuán)隊(duì)表示，未來可以通過更加透明的材料、更優(yōu)化的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以及更安靜的推進(jìn)系統(tǒng)，進(jìn)一步降低無人機(jī)的存在感。

另一方面，Phantom Twist 目前仍依賴外部光學(xué)跟蹤系統(tǒng)完成精確控制，這意味著它還沒有達(dá)到普通消費(fèi)級無人機(jī)那樣，可以完全自主在開放環(huán)境中飛行。不過，研究人員認(rèn)為，這種旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)本身仍具有進(jìn)一步發(fā)展的潛力。

相比傳統(tǒng)無人機(jī)，Phantom Twist 更值得關(guān)注的應(yīng)用方向是野生動物觀察

在自然環(huán)境中，動物對陌生物體非常敏感。一架普通無人機(jī)靠近時，螺旋槳聲音、機(jī)身外形甚至飛行方式，都可能改變動物原本的行為模式。如果無人機(jī)能夠降低自身的視覺存在感，就有可能在更接近自然狀態(tài)的情況下完成觀察，獲取更加真實(shí)的數(shù)據(jù)。

魯賓斯坦表示，他尤其期待這類低干擾機(jī)器人在野生動物監(jiān)測中的應(yīng)用。在他看來，未來機(jī)器人不一定總是需要以進(jìn)入環(huán)境并改變環(huán)境的方式完成任務(wù)，它們也可以學(xué)會更加安靜地融入環(huán)境。

1.https://www.newscientist.com/article/2579564-stealth-drone-spins-so-fast-that-it-disappears/

2.https://techxplore.com/news/2026-07-drone-plain-sight-phantom-harnesses.html

3.https://spectrum.ieee.org/invisible-spinning-drone

排版：胡莉花

注:封面/首圖由 AI 輔助生成