Geç vakitte, zifiri karanlıkta, sürücüsüz bir araç dar taşra yolunda yavaşlıyor.
Aniden, üç tehlike aynı anda ortaya çıkıyor.
Şimdi ne olacak?
Engellerin saldırısını yönlendirmeden önce
araba onları tespit etmeli.
Boyutları, şekilleri ve konumlarıyla ilgili yeterli bilgi toplamalı
böylece kontrol algoritmaları en güvenli rotayı belirleyebilir.
Direksiyonda sürücü yokken
bu detayları çözmek için araba sensör ve akıllı gözlere ihtiyaç duyar.
Çevre, hava ya da ne kadar karanlık olduğu fark etmeksizin
hepsi anında.
Bu uzun bir sıralama ama iki şeyi birleştiren bir çözümü var:
LIDAR adında lazer temelli özel bir tür algılayıcı,
bir de bilişim ve iletişim teknolojisinin minyatür bir versiyonu,
internette de çok konuşulan entegre fotonik.
LIDAR'ı anlamak için benzer bir teknoloji olan radarla başlamak yardımcı olabilir.
Havacılıkta,
radar antenleri uçaklara radyo ya da mikrodalga atımları göndererek
ışınların geri dönme sürelerinden yerlerini öğrenmeye çalışır.
Fakat bu kısıtlı bir görüştür
çünkü geniş ışın boyutları detayları görselleştiremez.
Açılımı, Işık Tespiti ve Uzaklık Tayini olan
sürücüsüz bir arabanın LIDAR sistemi,
aksine görünmeyen dar bir kızılötesi lazer kullanıyor.
Caddenin karşısındaki bir yayanın gömleğinin düğmesi gibi
küçük özellikleri görüntüleyebilir.
Peki bu özelliklerin derinlik ve şekillerini nasıl belirleriz?
LIDAR, derinlik çözümleri vermek için çok kısa lazer atımları gönderiyor.
Taşra yolundaki geyiği ele alalım.
Araba yanından geçerken bir LIDAR atımı, diğeri geri dönmeden önce
öteki boynuz ucuna ulaşırken boynuzların kökünden yayılıyor.
İkinci atımın geri dönmesinin ne kadar sürdüğünü ölçüp
boynuzun şekli hakkında bilgi veriyor.
Bir sürü kısa atımla LIDAR sistemi hızlıca detaylı bir profil çıkarıyor.
Bir ışık atımı oluşturmanın en bariz yolu lazeri açıp kapatmaktır.
Fakat bu lazeri dengesizleştiriyor ve derinlik çözümlemesini kısıtlayan,
atımın belirli zamanlamasını etkiliyor.
Açık bırakıp periyodik olarak ışığı hızlıca ve güvenlice engelleyecek
bir şey kullanmak daha iyi bir seçenek.
İşte burada entegre fotonik devreye giriyor.
İnternetin dijital verisi
bazıları yüz pikosaniye kadar kısa olan
hassas zamanlı ışık atımlarıyla taşınıyor.
Bu atımları oluşturmanın bir yolu Mach- Zehnder düzenleyicisi kullanmak.
Bu cihaz, parazit olarak adlandırılan
belirli bir dalga özelliğinden faydalanıyor.
Çakıl taşlarını bir gölete attığınızı düşünün:
Dalgalanma yayılıp üst üste bindikçe bir örüntü oluşur.
Bazı yerlerde, dalga tepe noktaları çok fazla büyür;
diğer yerlerde ise tamamen sıfırlanırlar.
Mazh-Zehnder düzenleyicisi benzer bir şey yapıyor.
Işık dalgalarını iki paralel kola bölüyor ve sonunda tekrar birleştiriyor.
Eğer ışık bir kolda yavaşlar ve gecikirse,
dalga senkronizasyonu bozuluyor ve ışığı engelleyerek sıfırlanıyor.
Bu gecikmeyi bir kolda değiştirerek
düzenleyici bir açma / kapama düğmesi gibi hareket eder ve ışık atımı yayar.
Yüz pikosaniye süren bir ışık atımı
birkaç santimetrelik bir derinlik çözümlemesi sağlıyor
ama yarının arabalarının bundan daha iyi görmesi gerekiyor.
Düzenleyiciye süper-hassas, hızlı-hareketli
bir ışık algılayıcı eklenirse çözümleme bir milimetreye çıkarılabilir.
Bu, caddenin karşısındaki 20/20 görüşüyle yapabileceklerimizden
yüz kat daha iyi.
İlk nesil otomobil LIDAR'ı, tavandan ya da kaportadan itibaren tarayabilen
karmaşık dönüş düzeneklerine dayanıyordu.
Entegre fotonik ile birlikte,
düzenleyiciler ve algılayıcılar onda bir milimetreden daha az bir değere küçülüyor
ve bir gün arabanın ışıklarına sığacak küçük çiplere sıkıştırılıyor.
Bu çipler ayrıca düzenleyiciye, hareket eden parçalarda
ve ani hızlarda taramaya yardım etmek için akıllıca bir değişiklik de içerecek
Düzenleyici kolundaki ışığı çok az yavaşlatarak,
bu ek cihaz açma/kapama düğmesinden ziyade azaltıcı olarak çalışacak.
Her biri kontrollü küçük gecikmeli birçok kol
paralel olarak sıralanırsa yeni bir şey tasarlanabilir;
yönlendirilebilir bir lazer ışını.
Bu akıllı gözler,
yeni görüş açılarından doğanın hayal edebileceğinden
daha çok inceleyecek, ayrıntılı görecek
ve sayısız engeli yönlendirmeye yardımcı olacaklar.
Yolunu şaşırmış bir geyik dışında,
hiç kimse bir damla ter dökmeden.