Kamera yang boleh melihat sekeliling selekoh

Untuk berfungsi dengan selamat, kereta pandu sendiri mesti boleh mengelak rintangan -- termasuk yang tidak dapat dilihat. Dan untuk ini berlaku, kita perlu teknologi yang boleh melihat dengan lebih baik lagi daripada penglihatan manusia, kata jurutera elektrik David Lindell. Pasangkan tali pinggang keledar anda untuk demo teknologi perintis yang pantas ini di mana Lindell akan menerangkan potensi ketara dan serba boleh kamera berkelajuan tinggi yang boleh mengesan objek tersembunyi di sekeliling selekoh.

Pada masa hadapan,

kereta pandu sendiri akan lebih selamat
dan boleh diharap berbanding manusia.

Tetapi untuk ini berlaku,

kita perlu teknologi
yang membenarkan kereta respons

lagi cepat daripada manusia,

kita perlu algoritma yang boleh
memandu lebih baik lagi daripada manusia

dan kita perlu kamera yang boleh melihat
lebih daripada yang dapat dilihat manusia.

Sebagai contoh, bayangkan kereta pandu
sendiri membuat selekoh yang tersembunyi,

dan ada kereta dari hadapan

atau mungkin seorang kanak-kanak
akan berlari ke jalan.

Mujurlah, kereta masa hadapan
akan mempunyai kuasa besar ini,

satu kamera yang boleh lihat di sekitar
selekoh untuk mengesan potensi bahaya.

Beberapa tahun lalu sebagai pelajar PhD

di Makmal Pengimejan Pengiraan Stanford,

saya buat kajian ke atas kamera
yang boleh lakukan ini --

satu kamera yang boleh mengimejkan objek
yang tersembunyi di selekoh

atau tersekat dari penglihatan langsung.

Jadi biar saya beri satu contoh
apakah yang boleh dilihat kamera kami.

Ini adalah satu experimen yang kami
lakukan di luar

di mana sistem kamera kami mengimbas
tepi bangunan ini dengan cahaya laser,

dan adegan yang kami mahu rakam

tersembunyi di sekitar sudut
di belakang tirai ini.

Jadi sistem kamera kami tidaklah
boleh melihat secara langsung.

Namun, entah bagaimana,

kamera kami masih dapat merakam
geometri 3D adegan ini.

Jadi cara kami lakukan ini?

Keajaibannya berlaku di sini
dalam sistem kamera ini.

Anda boleh fikirkannya
sebagai sejenis kamera berkelajuan tinggi.

Bukan salah satu yang beroperasi
pada 1,000 bingkai sesaat,

atau bahkan satu juta bingkai sesaat,

tetapi satu trilion bingkai sesaat.

Sangat pantas sehingga sebenarnya ia dapat
merakam pergerakan cahaya itu sendiri.

Dan untuk memberi anda satu contoh
bagaimana pantasnya cahaya bergerak,

mari kami bandingkannya dengan kelajuan
superhero buku komik yang pantas

yang boleh bergerak sehingga tiga kali
kelajuan bunyi.

Ia mengambil kira-kira 3.3 bilion daripada
satu saat untuk denyutan cahaya,

atau 3.3 nanosaat,

untuk bergerak jarak satu meter.

Baiklah, pada masa yang sama itu,

superhero kita telah bergerak kurang
daripada lebar saiz rambut manusia.

Itu sangat pantas.

Tapi sebenarnya, kami perlu mengimej
lebih pantas

jika mahu merakam gambar cahaya
bergerak pada skala subsentimeter.

Jadi sistem kamera kami boleh
merakam foton

pada masa bingkai hanya
50 trilion dari satu saat,

atau 50 picosaat.

Jadi kami mengambil kamera
berkelajuan tinggi ini

dan kami gandingkan dengan laser
yang menghantar denyutan pendek cahaya.

Setiap denyutan cahaya bergerak ke dinding
ketara ini

dan ada cahaya bertaburan
kembali ke kamera,

tapi kami juga gunakan dinding
untuk menabur cahaya di sekitar sudut

kepada objek tersembunyi dan balik.

Kami mengulangi pengukuran
ini berkali-kali

untuk merakam masa ketibaan
daripada banyak foton

dari lokasi yang berbeza di dinding.

Dan selepas kita mendapat
ukuran ini, kita boleh mewujudkan

bingkai video satu trillion
setiap saat di dinding itu.

Walaupun dinding ini kelihatan
biasa dipandangan kita,

pada satu trilion bingkai sesaat, kita
melihat sesuatu yang memang luar biasa.

Kita sebenarnya boleh melihat gelombang
cahaya bertaburan dari adegan tersembunyi

dan percikan ke dinding itu.

Dan setiap gelombang ini
membawa maklumat

mengenai objek tersembunyi
yang menghantarnya.

Jadi kita boleh ambil ukuran ini

dan masukkan ke algoritma
pembinaan semula

untuk memulihkan geometri 3D
dari adegan tersembunyi ini.

Sekarang saya tunjuk anda contoh daripada
adegan yang kami rakam di dalam,

kali ini dengan pelbagai
objek tersembunyi yang berbeza.

Dan benda ini mempunyai
penampilan berbeza,

jadi mereka pantulkan cahaya berbeza.

Sebagai contoh, patung naga berkilat ini
memantulkan cahaya dengan cara berbeza

daripada bola cermin disko

atau patung pelempar cakera putih.

Dan kita sebenarnya boleh melihat
perbezaannya dalam cahaya pantulan

dengan menggambarkannya
sebagai isipadu 3D,

di mana kita baru mengambil bingkai
video dan menyusunkannya bersama.

Dan masa di sini diwakili
sebagai dimensi kedalaman kiub ini.

Titik-titik terang yang anda lihat
adalah pantulan cahaya

dari setiap faset cermin
bola disko,

bertaburan menghadap dinding
beransur-ansur.

Pancaran cahaya terang yang anda lihat
tiba pantas dalam masa terdekat

adalah dari patung naga berkilat
yang paling dekat dengan dinding,

dan pancaran cahaya yang lain datang dari
refleksi cahaya dari rak buku

dan dari patung itu.

Kini, kita boleh juga menggambarkan
ukuran ini mengikut setiap satu bingkai,

sebagai video,

untuk melihat langsung cahaya bertabur.

Dan lagi, di sini kita lihat, pertama,
refleksi cahaya dari naga,

paling rapat di dinding,

diikuti dengan titik terang
dari bola disko

dan pantulan lain dari rak buku.

Dan akhirnya, kita melihat pantulan
gelombang cahaya dari patung itu.

Gelombang cahaya ini menerangi dinding

seperti bunga api yang hanya bertahan
selama trilion sesaat.

Dan walaupun benda-benda ini
memantulkan cahaya dengan cara berbeza,

kami masih boleh membina semula
bentuk mereka.

Dan inilah yang dapat anda lihat
dari sekitar sudut.

Sekarang, saya ingin tunjukkan anda
satu lagi contoh yang agak berbeza.

Dalam video ini, anda melihat saya
memakai pakaian reflektif ini

dan sistem kamera kami mengimbas dinding
pada kadar empat kali setiap saat.

Sut ini memantul cahaya.

jadi kita boleh merakam foton yang cukup

supaya kita dapat melihat di mana saya
berada dan apa yang saya lakukan,

tanpa kamera itu sebenarnya terus
mencatatkan imej saya.

Dengan merakam foton yang bertaburan
dari dinding ke sut balapan saya,

kembali ke dinding dan kembali ke kamera,

kita boleh merakam video ini dengan cara
tidak langsung dalam masa nyata.

Dan kita fikir jenis praktik ini tidak
lihat garis terus pengimejan

boleh juga berguna untuk aplikasi
termasuk untuk kereta pandu sendiri,

tetapi juga untuk pengimejan bioperubatan,

di mana kita perlu melihat
struktur kecil di dalam badan.

Dan mungkin kita juga boleh meletakkan
sistem kamera yang sama pada robot

yang kita hantar untuk
menjelajah planet lain.

Kini anda ada dengar penglihatan
sekitar sudut sebelum ini,

tetapi apa yang saya tunjuk hari ini
mungkin mustahil

hanya dua tahun lalu.

Contohnya, kini boleh buat imej besar,
adegan tersembunyi bersaiz bilik, di luar

dan pada kadar masa nyata,

dan kami telah maju dengan ketara ke arah
menjadikan ini suatu teknologi praktikal

anda dapat lihat
di kereta suatu hari nanti.

Tetapi sudah tentu, masih ada
cabaran yang tinggal.

Contohnya, bolehkah kita mengimej
adegan tersembunyi di jarak jauh

di mana kita mengutip
sedikit sangat foton,

dengan laser yang berkuasa rendah
dan yang selamat untuk mata.

Atau bolehkah kita membuat imej dari foton

yang telah bertaburan lebih banyak lagi

daripada hanya satu lantunan
di sekeliling penjuru?

Bolehkah kita ambil sistem prototaip ini
yang, baiklah, pada masa ini sangat besar,

dan menjadikannya kecil kepada sesuatu
yang berguna

untuk imej bioperubatan

atau mungkin sebagai menambah baikkan
sistem keselamatan rumah,

atau bolehkah kita ambil modus pengimejan
baru ini dan gunakan untuk aplikasi lain?

Saya fikir ia teknologi baru menarik

dan mungkin ada perkara lain
yang belum kita fikirkan lagi

untuk menggunakannya.

Dan jadi, baiklah, masa depan
kereta pandu sendiri

mungkin kita nampak jauh sekarang --

kami sudah pun membangunkan teknologi ini

yang boleh membuat kereta lebih selamat
dan pintar.

Dan dengan pantas serta pesat
penemuan saintifik dan inovasi,

anda mungkin tidak tahu apa keupayaan
yang baru dan yang menarik

boleh terjadi dalam masa terdekat.

(Tepukan)