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← Como é que os carros autónomos "veem" ? — Sajan Saini

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Zeige Revision 4 erzeugt am 08/12/2020 von Margarida Ferreira.

  1. Faz-se tarde, está escuro como breu
  2. e um carro autónomo
    abranda numa estrada rural estreita.
  3. Subitamente, aparecem três
    obstáculos ao mesmo tempo.
  4. O que acontece de seguida?

  5. Antes de conseguir orientar-se
    perante esta investida de obstáculos,

  6. o carro tem de os detetar:
  7. compilando informações suficientes
    sobre o seu tamanho, forma e posição,
  8. de modo que os seus algoritmos de controlo
    consigam traçar a rota mais segura.
  9. Sem uma pessoa ao volante,
  10. o carro precisa de olhos inteligentes:
    sensores que decomponham esses detalhes,
  11. independentemente do ambiente,
    do tempo, ou da escuridão,
  12. tudo numa fração de segundos.
  13. É uma tarefa difícil, mas há uma solução
    que combina duas coisas:

  14. um tipo especial de sonda
    baseado em "lasers", o LIDAR,
  15. e uma versão em miniatura
    da tecnologia de comunicação
  16. que mantém a Internet a funcionar,
    chamada fotónica integrada.
  17. Para compreender o LIDAR, ajuda começar
    por uma tecnologia relacionada: o radar.

  18. Na aviação,
  19. as antenas de radar enviam pulsos
    de rádio ou de micro-ondas para os aviões
  20. para determinar as suas localizações
    ao temporizar o reflexo dos pulsos.
  21. No entanto,
    essa é uma visualização limitada
  22. porque os grandes feixes não conseguem
    visualizar os pequenos detalhes.
  23. Em contraste, num carro autónomo,
    o sistema LIDAR
  24. que significa Sistema
    de Varredura a Laser,
  25. utiliza um "laser" invisível estreito
    de infravermelhos.
  26. Consegue visualizar detalhes tão pequenos
    como o botão da camisa de um transeunte,
  27. do outro lado da rua.
  28. Mas como determinamos a forma
    ou profundidade dessas características?
  29. O LIDAR dispara um conjunto
    de pulsos "laser" muito curtos
  30. para determinar a sua profundidade.
  31. Imaginem um alce numa estrada rural.
  32. À medida que o carro anda, um pulso LIDAR
    dispersa-se na base dos seus galhos,
  33. enquanto um outro talvez viaje até ao topo
    de um galho antes de se refletir.
  34. Ao medir quanto mais tempo demora
    o segundo pulso a voltar,
  35. obtêm-se informações
    sobre a forma do galho.
  36. Com muitos pulsos curtos, um sistema LIDAR
    forma rapidamente um perfil detalhado.
  37. A forma mais óbvia de criar um pulso
    de luz é ligar e desligar um "laser".

  38. Mas isto torna o laser instável e afeta
    a temporização precisa dos seus pulsos,
  39. o que limita a sua profundidade.
  40. O melhor é deixá-lo ligado,
  41. e utilizar outra coisa para bloquear a luz
    periodicamente de modo rápido e fiável.
  42. É aí que entra a integração fotónica.

  43. Os dados digitais da Internet
  44. são transportados por pulsos de luz
    temporizados precisamente,
  45. alguns tão curtos
    quanto 100 picossegundos.
  46. Uma forma de criar esses pulsos
    é através de um modulador Mach-Zehnder.
  47. Este dispositivo tira proveito
    de uma propriedade particular da onda,
  48. designada interferência.
  49. Imaginem deixar cair
    umas pedrinhas num lago:
  50. as ondulações espalham-se
    e sobrepõem-se, formando um padrão.
  51. Nalguns lugares, os picos das ondas
    sobrepõem-se e tornam-se enormes.
  52. Noutros, cancelam-se uns aos outros.
  53. O modulador Mach-Zehnder
    faz algo semelhante.
  54. Divide ondas de luz ao longo de dois
    braços paralelos e reúne-os eventualmente.
  55. Se a luz for atrasada num braço,
  56. as ondas reúnem-se fora de sincronia
    e cancelam-se, bloqueando a luz.
  57. Ao comutar este atraso num braço,
  58. o modulador age como um interruptor,
    emitindo pulsos de luz.
  59. Um pulso de luz,
    que dura 100 picossegundos,
  60. forma uma resolução de alguns centímetros,
  61. mas os carros do futuro
    vão precisar de ver melhor que isso.
  62. Ao combinar o modulador com um detetor
    de luz bastante sensível e de ação rápida,
  63. a resolução pode ser melhorada
    até um milímetro.
  64. Isso é mais de uma centena de vezes melhor
  65. que a visão perfeita de uma pessoa
    do outro lado da rua.
  66. O primeiro LIDAR para automóveis baseou-se
    em montagens complexas giratórias

  67. que digitalizam a partir
    de telhados ou capôs.
  68. Com a integração fotónica,
  69. os moduladores e detetores estão a ser
    encolhidos para menos de 0,1 milímetros,
  70. e colocados em pequenos chips que, um dia,
    caberão dentro dos faróis dos carros.
  71. Estes chips também incluirão
    uma variação inteligente do modulador
  72. para acabar com as partes móveis
    e poder digitalizar a altas velocidades.
  73. Ao atrasar apenas um pouco
    a luz no braço do modulador

  74. este componente adicional agirá mais
    como um regulador do que um interruptor.
  75. Se um conjunto de braços destes,
    cada um com um atraso controlado,
  76. estiver colocado em paralelo,
    algo novo pode ser concebido:
  77. um feixe "laser" orientável.
  78. Com esta nova vantagem,

  79. estes olhos inteligentes conseguem
    sondar e ver mais detalhadamente
  80. do que alguma vez a Natureza conseguiu,
  81. e ajudar a orientar-se entre
    qualquer número de obstáculos.
  82. Tudo sem o esforço de ninguém,
  83. exceto talvez o de um alce desorientado.