0:00:08.145,0:00:15.132
天已晚，黑夜中一辆自动驾驶汽车[br]沿狭窄的乡村公路蜿蜒行驶而来。

0:00:15.132,0:00:18.724
突然间，同时出现了三个危险警示。

0:00:18.724,0:00:20.416
接下来会发生什么呢？

0:00:20.846,0:00:24.043
在驾驶通过突然出现的障碍物前，

0:00:24.043,0:00:26.083
汽车必须先发现障碍物——

0:00:26.083,0:00:29.846
收集有关大小、形状和位置信息，

0:00:29.846,0:00:34.208
以便用算法规划出最安全的路线。

0:00:34.208,0:00:35.762
因为无人驾驶，

0:00:35.762,0:00:40.547
汽车需要智能眼，[br]也就是解决问题的探测器——

0:00:40.547,0:00:43.898
无论周围环境、天气如何，[br]或者天有多黑——

0:00:43.898,0:00:45.920
问题要在眨眼间解决。

0:00:45.920,0:00:49.924
要求虽高，但有解决方案，[br]该方案由两样东西组成：

0:00:50.204,0:00:53.849
特殊激光探测技术 LIDAR

0:00:53.849,0:00:56.578
和集成光电技术，

0:00:56.578,0:01:00.936
即实时联网的微通信技术。

0:01:00.936,0:01:06.006
要了解光达 LIDAR，需要先了解[br]与此相关的技术 ——雷达。

0:01:06.006,0:01:07.355
在航空领域，

0:01:07.355,0:01:11.866
雷达天线向飞机[br]发射无线电脉冲或微波，

0:01:11.866,0:01:16.620
通过计算波束返回时长[br]来确定飞机位置。

0:01:16.620,0:01:18.593
但这一种观察方式很有限，

0:01:18.593,0:01:22.679
因为大光束脉冲或微波[br]无法显示微小的细节。

0:01:22.679,0:01:26.127
相反，自动驾驶汽车的 LIDAR 系统

0:01:26.127,0:01:28.634
使用窄带不可见红外激光，

0:01:28.634,0:01:32.190
LIDAR 是光探测和测距的缩写。

0:01:32.190,0:01:35.200
它可以将极其微小物件成像，

0:01:35.200,0:01:38.123
如街对面行人衬衫上的扣子。

0:01:38.123,0:01:42.483
但是，我们如何确定[br]这些物件的形状或距离呢？

0:01:42.483,0:01:48.267
LIDAR 发射一系列超短[br]激光脉冲去测距离。

0:01:48.267,0:01:50.746
以乡间小路上的驼鹿为例，

0:01:50.746,0:01:55.853
汽车驶过时，一个 LIDAR 脉冲[br]遇到鹿角的根部后散开，

0:01:55.853,0:02:00.351
它反弹回来前，下一个脉冲[br]可能已到达一个鹿角的顶端。

0:02:00.721,0:02:04.278
测量这两个脉冲返回的时长差，

0:02:04.278,0:02:06.882
可得到有关鹿角形状的数据。

0:02:06.882,0:02:13.192
通过发射大量短脉冲，LIDAR[br]系统可快速得出物体详细轮廓。

0:02:13.192,0:02:18.557
打开再关上激光器是[br]产生光脉冲最简便的方法，

0:02:18.557,0:02:23.428
但会造成激光束不稳定，[br]并影响发射脉冲的精确频率，

0:02:23.428,0:02:25.669
影响距离测量准确性。

0:02:25.669,0:02:27.044
更好的办法是让激光器开着，

0:02:27.044,0:02:32.483
用其他东西定期、快速地阻挡光线。

0:02:33.031,0:02:35.987
这就是集成光子技术。

0:02:35.987,0:02:37.829
互联网的数字数据

0:02:37.829,0:02:41.051
是由精确定时的光脉冲承载的，

0:02:41.051,0:02:44.473
有的脉冲短至一百皮秒。

0:02:44.473,0:02:49.104
一种产生光脉冲的方法是[br]使用马赫-曾德尔干涉仪，

0:02:49.104,0:02:52.865
该设备利用特定的波特性，

0:02:52.865,0:02:54.658
称为干扰特性。

0:02:54.658,0:02:57.613
想一下将一些鹅卵石[br]扔进池塘的情景：

0:02:57.613,0:03:01.550
涟漪扩散和交叠[br]构成了一种花纹，

0:03:01.550,0:03:05.464
某些地方的波峰[br]叠加，变得非常大;

0:03:05.464,0:03:08.450
而其他地方，则完全抵消了。

0:03:08.450,0:03:11.517
马赫-曾德尔[br]干涉仪的原理与此类似。

0:03:11.517,0:03:17.292
先将光波沿 2 个平行臂[br]分为 2 束，然后合二为一。

0:03:17.292,0:03:20.784
如果一束光减慢而延迟，

0:03:20.784,0:03:25.703
因为 2 束光不同步，合并后的[br]抵消现象就阻挡了光线。

0:03:25.703,0:03:28.335
通过切换一束光的延迟，

0:03:28.335,0:03:33.156
干扰器就像一个开合的开关，[br]发射出光脉冲。

0:03:33.606,0:03:36.380
持续一百皮秒的光脉冲

0:03:36.380,0:03:39.448
可以探测到小至几厘米厚的物体，

0:03:39.720,0:03:43.303
但未来的汽车需要更高的分辨率。

0:03:43.303,0:03:47.595
将干扰器与超灵敏、[br]反应快的光探测器配对，

0:03:47.595,0:03:50.878
可将分辨率提高到毫米级。

0:03:50.878,0:03:55.151
比我们以正常视力看街对面的物体，

0:03:55.151,0:03:57.337
要好一百倍以上，

0:03:57.337,0:04:00.924
第一代自动驾驶汽车的 LIDAR

0:04:00.924,0:04:05.777
依赖车顶或发动机盖上的[br]复杂旋转组件进行扫描。

0:04:05.777,0:04:07.714
借助集成光子技术，

0:04:07.714,0:04:12.508
干扰器和探测器可缩小至[br]不到十分之一毫米，

0:04:12.508,0:04:17.837
装在小巧的芯片中，[br]将来可以放在车灯里。

0:04:17.837,0:04:21.806
这些芯片还将包括[br]干扰器智能调节器，

0:04:21.806,0:04:27.275
可消除移动物体，并快速扫描。

0:04:27.275,0:04:31.097
通过减慢干扰器一个平行臂发出的光，

0:04:31.097,0:04:35.713
这个额外设备的作用不像开关，[br]更像一个调光器，

0:04:36.208,0:04:42.078
如果许多带微型控制延时的[br]平行臂并列排放的话，

0:04:42.078,0:04:44.786
就设计出了新的特性：

0:04:44.786,0:04:47.492
可操纵的激光束。

0:04:47.492,0:04:49.128
有了这些新优势，

0:04:49.128,0:04:52.458
这些智能眼的探测和观察

0:04:52.458,0:04:54.681
比能想到的任何自然的东西更彻底——

0:04:54.681,0:04:57.544
帮助导航通过任何数量的障碍物,

0:04:57.544,0:05:00.098
不费吹灰之力——

0:05:00.098,0:05:03.988
或许一头没有方向感的驼鹿除外。