WEBVTT

00:00:07.225 --> 00:00:10.132
Đêm đã khuya, trời tối đen,

00:00:10.132 --> 00:00:15.132
một chiếc xe tự lái
chạy dọc con đường làng nhỏ hẹp.

00:00:15.132 --> 00:00:18.724
Đột nhiên, ba chướng ngại vật
cùng xuất hiện.

00:00:18.724 --> 00:00:20.846
Điều gì sẽ xảy ra tiếp theo?

00:00:20.846 --> 00:00:23.383
Trước khi có thể 
đổi hướng để tránh,

00:00:23.383 --> 00:00:26.083
xe phải phát hiện ra 
các chướng ngại vật,

00:00:26.083 --> 00:00:29.846
thu thập đầy đủ thông tin
về kích cỡ, hình dáng và vị trí của chúng,

00:00:29.846 --> 00:00:34.208
để các thuật toán điều khiển
có thể tính toán lộ trình an toàn nhất.

00:00:34.208 --> 00:00:36.092
Vì không có người lái,

00:00:36.092 --> 00:00:40.547
xe cần những con mắt thông minh, 
cảm biến để xử lý thông tin chi tiết.

00:00:40.547 --> 00:00:43.828
Bất kể môi trường xung quanh,
thời tiết hay trời tối thế nào,

00:00:43.828 --> 00:00:45.920
nó cần thu thập mọi thông tin
trong tích tắc.

00:00:45.920 --> 00:00:47.689
Một nhiệm vụ khó khăn,

00:00:47.689 --> 00:00:50.159
nhưng khả thi
bằng cách kết hợp hai thiết bị:

00:00:50.159 --> 00:00:53.489
đầu dò laser đặc biệt
tên là LIDAR,

00:00:53.489 --> 00:00:56.578
và phiên bản thu nhỏ
của công nghệ truyền thông

00:00:56.578 --> 00:01:00.936
thúc đẩy sự phát triển của internet,
gọi là quang tử tích hợp.

00:01:00.936 --> 00:01:05.426
Để hiểu LIDAR, trước tiên cần hiểu 
về một công nghệ tương quan - radar.

00:01:05.426 --> 00:01:07.165
Trong ngành hàng không,

00:01:07.165 --> 00:01:11.866
ăng-ten radar phát ra xung sóng vô tuyến
hoặc vi sóng đến máy bay,

00:01:11.866 --> 00:01:16.620
thời gian chùm tia phản hồi trở lại
cho biết vị trí của chúng.

00:01:16.620 --> 00:01:18.593
Tuy nhiên, cách này có những hạn chế,

00:01:18.593 --> 00:01:20.329
vì dù chùm tia có lớn hơn

00:01:20.329 --> 00:01:22.679
cũng không thể cho ra
thông số hình ảnh chi tiết.

00:01:22.679 --> 00:01:26.127
Ngược lại, hệ thống LIDAR
của xe tự lái,

00:01:26.127 --> 00:01:28.634
viết tắt của
Phát hiện và Định tầm bằng Ánh sáng,

00:01:28.634 --> 00:01:32.190
dùng tia laser hồng ngoại nhỏ, vô hình,

00:01:32.190 --> 00:01:35.230
có thể nhận dạng các vật nhỏ
như chiếc nút trên áo sơ mi

00:01:35.230 --> 00:01:38.123
của người đi bộ bên kia đường.

00:01:38.123 --> 00:01:42.483
Nhưng làm thế nào để xác định 
hình dạng và độ dày của các vật thể này?

00:01:42.483 --> 00:01:48.267
LIDAR phát ra
chuỗi xung laser siêu ngắn để đo độ dày.

00:01:48.267 --> 00:01:50.746
Lấy con nai trên đường làm ví dụ.

00:01:50.746 --> 00:01:55.853
Khi xe chạy ngang,
một xung LIDAR truyền đến đáy gạc,

00:01:55.853 --> 00:02:00.721
tia kế tiếp truyền đến đỉnh,
rồi phản xạ trở lại.

00:02:00.721 --> 00:02:04.278
Tính toán khác biệt
thời gian của hai xung

00:02:04.278 --> 00:02:06.882
cho ta dữ liệu về hình dạng gạc.

00:02:06.882 --> 00:02:08.872
Nhờ nhiều xung ngắn
liên tục được phát ra,

00:02:08.872 --> 00:02:13.192
hệ LIDAR nhanh chóng thiết lập
hồ sơ chi tiết về đối tượng.

00:02:13.192 --> 00:02:16.127
Dĩ nhiên, cách đơn giản nhất
để tạo ra xung ánh sáng

00:02:16.127 --> 00:02:18.557
là bật và tắt nguồn laser

00:02:18.557 --> 00:02:20.738
nhưng sẽ làm nó không ổn định

00:02:20.738 --> 00:02:23.428
và khiến thời gian phát xung
không chuẩn xác,

00:02:23.428 --> 00:02:25.549
giới hạn việc phân giải độ sâu.

00:02:25.549 --> 00:02:27.594
Tốt hơn hết là giữ nó luôn mở,

00:02:27.594 --> 00:02:33.031
và dùng một vật đáng tin khác
để chặn ánh sáng thật nhanh.

00:02:33.031 --> 00:02:35.987
Đó là lúc cần đến
quang tử tích hợp.

00:02:35.987 --> 00:02:37.829
Dữ liệu số của Internet

00:02:37.829 --> 00:02:41.051
được truyền tải với thời gian chuẩn xác
bằng xung ánh sáng,

00:02:41.051 --> 00:02:44.473
đôi khi ngắn cỡ
một trăm pico giây (100x10^−12 giây).

00:02:44.473 --> 00:02:49.104
Một phương pháp để tạo ra xung này
là sử dụng giao thoa kế Mach-Zehnder.

00:02:49.104 --> 00:02:52.865
Thiết bị này dựa trên
một thuộc tính đặc biệt của sóng,

00:02:52.865 --> 00:02:54.658
gọi là giao thoa.

00:02:54.658 --> 00:02:57.613
Hãy tưởng tượng
thả những viên sỏi xuống ao:

00:02:57.613 --> 00:03:01.550
vân giao thoa hình thành
khi các gợn sóng lan ra và chồng lên nhau.

00:03:01.550 --> 00:03:05.464
Tại vài vị trí, đỉnh sóng tăng cường,
dao động có biên độ lớn;

00:03:05.464 --> 00:03:08.450
một số khác,
chúng hoàn toàn triệt tiêu lẫn nhau.

00:03:08.450 --> 00:03:11.517
Giao thoa kế Mach-Zehnder
có nguyên lý hoạt động tương tự:

00:03:11.517 --> 00:03:15.132
phân tách sóng ánh sáng
thành hai nhánh song song

00:03:15.132 --> 00:03:17.292
rồi kết hợp chúng lại tại đầu ra.

00:03:17.292 --> 00:03:20.784
Nếu chùm sáng
trong một nhánh bị trễ pha,

00:03:20.784 --> 00:03:25.703
sóng kết hợp sẽ lệch pha và bị triệt tiêu,
nên không có ánh sáng đi ra.

00:03:25.703 --> 00:03:28.335
Bằng cách thay đổi độ trễ 
trong một nhánh,

00:03:28.335 --> 00:03:31.256
bộ điều biến
hoạt động như một công tắc bật / tắt,

00:03:31.256 --> 00:03:33.606
phát ra các xung ánh sáng.

00:03:33.606 --> 00:03:36.380
Một xung ánh sáng
dài một trăm pico giây

00:03:36.380 --> 00:03:39.790
có thể phân giải độ sâu
vài xen-ti-mét,

00:03:39.790 --> 00:03:43.303
nhưng trong tương lai,
xe cần có độ phân giải tốt hơn.

00:03:43.303 --> 00:03:47.595
Bằng cách ghép nối bộ điều biến
với máy dò ánh sáng nhanh và siêu nhạy,

00:03:47.595 --> 00:03:50.878
có thể tăng độ phân giải 
lên tầm một mi-li-mét.

00:03:50.878 --> 00:03:52.781
Tốt hơn hàng trăm lần

00:03:52.781 --> 00:03:57.337
thị lực 20/20 của người bình thường
từ bên kia đường.

00:03:57.337 --> 00:04:02.925
Thế hệ xe tự lái đầu tiên
sử dụng một hệ thống quay phức tạp

00:04:02.925 --> 00:04:05.777
quét từ đỉnh hoặc mui xe.

00:04:05.777 --> 00:04:07.494
Với quang tử tích hợp,

00:04:07.494 --> 00:04:12.508
kích cỡ bộ điều biến và máy dò
có thể giảm xuống còn dưới 1/10 mi-li-mét,

00:04:12.508 --> 00:04:17.837
và tích hợp thành những con chip nhỏ,
một ngày kia, có thể lắp vừa trong đèn xe.

00:04:17.837 --> 00:04:21.806
Những con chip này cũng sẽ có thêm
một biến tấu trên bộ điều biến

00:04:21.806 --> 00:04:27.275
giúp tách biệt với bộ phận quay 
và quét tốc độ cao.

00:04:27.275 --> 00:04:31.097
Bằng cách làm trễ pha ánh sáng
trong một nhánh của bộ điều biến,

00:04:31.097 --> 00:04:36.208
phụ kiện này sẽ hoạt động giống như
dụng cụ chỉnh sáng hơn là công tắc.

00:04:36.208 --> 00:04:40.708
Việc tạo ra một dãy các nhánh
có thể kiểm soát độ trễ pha,

00:04:40.708 --> 00:04:44.786
và đặt song song với nhau,
có thể tạo ra một thứ mới:

00:04:44.786 --> 00:04:47.492
một chùm tia laser ổn định.

00:04:47.492 --> 00:04:48.848
Với những lợi thế mới này,

00:04:48.848 --> 00:04:52.248
những con mắt thông minh này
có thể dò và nhìn kỹ lưỡng hơn

00:04:52.248 --> 00:04:54.681
bất cứ tạo vật nào 
mà tạo hóa tạo ra,

00:04:54.681 --> 00:04:57.544
và giúp điều hướng
qua mọi chướng ngại vật

00:04:57.544 --> 00:05:00.098
mà không khiến bất kì ai
phải toát mồ hôi,

00:05:00.098 --> 00:05:03.988
ngoại trừ, có lẽ,
chú nai bị mất phương hướng.