Es tarde, está oscuro y un auto autónomo serpentea por la carretera.
De repente, tres amenazas aparecen al mismo tiempo.
¿Qué ocurre después?
Antes de recorrer esta serie de obstáculos,
el coche debe detectarlos...
recopilando suficiente información sobre su tamaño, forma y posición,
para que sus algoritmos de control puedan trazar el rumbo más seguro.
Sin un humano al volante,
el auto necesita ojos inteligentes, sensores que resolverán esos detalles,
sin importar el entorno, clima, o lo oscuro que esté,
todo en una fracción de segundo.
Es una tarea difícil, pero hay una solución que asocia dos cosas:
un tipo de láser de sonda llamado LiDAR,
y una versión en miniatura de tecnología de comunicación
que mantiene internet funcionando llamado sistemas fotónicos integrados.
Para entender el LiDAR, es útil empezar por una tecnología relacionada: el radar.
En la aviación,
las antenas de radar envían pulsaciones de radio o microondas a los aviones
para conocer sus ubicaciones, cronometrando el tiempo de recuperación.
Sin embargo, es una forma limitada de ver,
porque el gran tamaño del haz no puede visualizar detalles.
En contraste, el sistema LiDAR del auto autónomo,
que significa "Detención de Luz y Rango",
usa un delgado láser infrarrojo invisible.
Puede captar imágenes tan pequeñas como el botón de la camisa de un peatón
al otro lado de la calle.
¿Pero cómo determinamos la forma o profundidad de estas características?
LiDAR dispara una serie de pulsos láser para dar una resolución profunda.
Piense en el alce en la carretera rural.
Mientras el auto pasa, un pulso LiDAR se propaga a la base de las astas,
mientras el siguiente puede viajar hasta la punta del asta antes de rebotar.
Midiendo cuánto tiempo más tarda el segundo pulso en volver
proporciona información sobre la forma del asta.
Con gran cantidad de pulsos cortos, el LiDAR renderiza rápido un perfil detallado
La forma más obvia de crear un pulso de luz es encender y apagar un láser.
Pero esto hace al láser inestable y afecta a la sincronización precisa de sus pulsos,
lo que limita la resolución de profundidad.
Mejor dejarlo encendido,
y usar otra cosa para bloquear la luz de forma confiable y rápida.
Ahí está la fotónica integrada.
La información digital de internet
son transportados por pulsos de luz de tiempo de precisión,
algunos tan cortos como 100 picosegundos.
Una forma de crear estos pulsos es con un modulador March-Zehnder.
Este dispositivo aprovecha una propiedad de onda particular,
llamada inferencia.
Imagina que caen piedras en un estanque:
a medida que las ondas se extienden y superponen, se forma un patrón.
En algunos lugares, los picos de onda se vuelven más grandes;
en otros lugares, se cancelan completamente.
El modulador March-Zehnder hace algo similar.
Divide las ondas de luz en dos brazos paralelos y eventualmente los junta.
Si la luz disminuye y se retrasa en uno de los brazos,
las ondas se recombinan fuera de sincronía y se cancelan, bloqueando la luz
Alternando este retraso en un brazo,
el modulador actúa como un interruptor de encendido/apagado emitiendo pulsos de luz.
Un pulso de luz que dure 100 picosegundos
conduce a una resolución de profundidad de un par de centímetros,
pero los autos del mañana necesitarán ver mejor que eso.
Al vincular el modulador con un detector de luz supersensible de acción rápida,
la resolución se puede pulir al milímetro.
Eso es más de cien veces mejor
de lo que podemos ver con una visión 20/20, desde el otro lado de la calle
La primera generación de autos LiDAR se ha basado en ensamblajes giratorios
que escanean desde tejados a capuchas.
Con fotónica integrada,
los moduladores y detectores se reducen a menos de una décima de milímetro
y se empaquetan en pequeños chips que un día cabrán en las luces del auto.
Estos chips también incluirán una variación inteligente en el modulador
para ayudar a eliminar las partes móviles y escanear a altas velocidades.
Al reducir la luz del brazo modulador solo un poco,
este dispositivo adicional actuará más como atenuador del interruptor on/off.
Si una serie de brazos, cada uno con un pequeño retraso controlado,
se apila en paralelo, se puede diseñar algo novedoso:
un rayo láser orientable.
Desde su nueva posición,
estos ojos inteligentes sondearán y verán más a fondo
de lo que la naturaleza podría haber imaginado,
y ayudan a sortear cualquier cantidad de obstáculos.
Todo sin que nadie empiece a sudar,
excepto, tal vez, un alce desorientado.