WEBVTT

00:00:08.145 --> 00:00:10.308
時間很晚了，天很黑，

00:00:10.308 --> 00:00:14.792
有一台自動駕駛汽車
在鄉村道路上迂迴行駛。

00:00:15.132 --> 00:00:18.454
突然，三樣危險物同時出現。

NOTE Paragraph

00:00:18.724 --> 00:00:20.566
接下來會發生什麼事？

NOTE Paragraph

00:00:20.846 --> 00:00:24.103
若這台車要突破這障礙物的阻擋，

00:00:24.103 --> 00:00:26.273
它首先得要能偵測到它們——

00:00:26.273 --> 00:00:30.056
收集足夠的資訊，了解
它們的大小、形狀、位置，

00:00:30.056 --> 00:00:34.148
這麼一來，它的控制演算法
就能夠繪出最安全的路線。

00:00:34.148 --> 00:00:35.872
沒有人在操作方向盤，

00:00:35.872 --> 00:00:40.617
這台車需要有聰明的眼睛，
即能夠分析這些細節的感測器——

00:00:40.617 --> 00:00:43.898
不論在什麼環境中、
什麼氣候下，不論天色有多黑——

00:00:43.898 --> 00:00:45.920
都要瞬間判斷。

NOTE Paragraph

00:00:45.920 --> 00:00:50.219
這簡直是苛求，但有個
結合兩種東西的解決方案：

00:00:50.219 --> 00:00:53.849
一種叫做雷射雷達的
特殊雷射探測器，

00:00:53.849 --> 00:00:56.858
以及讓網際網路能一直忙碌的

00:00:56.858 --> 00:01:00.936
一種迷你版本通訊技術，
叫做積體光學。

NOTE Paragraph

00:01:00.936 --> 00:01:06.026
若要了解雷射雷達，應該先了解
一項相關技術——雷達。

00:01:06.026 --> 00:01:07.165
在航空上，

00:01:07.165 --> 00:01:11.986
雷達天線會向飛機發射
無線電波或微波的脈衝，

00:01:11.986 --> 00:01:16.780
計算波束反彈回來的時間，
推算出飛機的位置。

00:01:16.780 --> 00:01:18.833
不過，這種看見的方式會受限，

00:01:18.833 --> 00:01:22.749
因為大型波束無法
視覺化呈現精密的細節。

00:01:22.749 --> 00:01:26.167
相對的，自動駕駛汽車的
雷射雷達系統，

00:01:26.167 --> 00:01:28.754
也就是「光學定向和測距」系統，

00:01:28.754 --> 00:01:32.190
使用狹窄的不可見紅外線雷射。

00:01:32.190 --> 00:01:35.900
它的成像能夠精密到
連對街行人的鈕扣

00:01:35.900 --> 00:01:38.123
這種小特徵都不放過。

00:01:38.123 --> 00:01:42.533
但，我們要如何決定
這些特徵的形狀或深度？

NOTE Paragraph

00:01:42.533 --> 00:01:48.467
雷射雷達會發射一連串
超短雷射脈衝來解析深度。

00:01:48.467 --> 00:01:50.786
以鄉下道路上的麋鹿為例。

00:01:50.786 --> 00:01:52.499
當汽車從旁邊開過時，

00:01:52.499 --> 00:01:55.973
一個雷射雷達脈衝
會在它的鹿角基部散開，

00:01:55.973 --> 00:02:00.791
而下一個脈衝則有可能會碰到
一支角的尖端，然後才反彈回來。

00:02:00.791 --> 00:02:04.338
測量第二個脈衝花了
多少時間才彈回來，

00:02:04.338 --> 00:02:06.942
這樣的資料就能用來
判斷角的形狀。

00:02:06.942 --> 00:02:13.002
雷射雷達用大量的短脈衝
便能快速提供出細節的側寫資訊。

NOTE Paragraph

00:02:13.222 --> 00:02:18.557
若要創造脈衝光，最明顯的方式
就是把雷射開啟再關閉。

00:02:18.557 --> 00:02:23.498
但這會讓雷射不穩定，
且會影響到脈衝的時間精準度，

00:02:23.498 --> 00:02:25.669
這就會限制了深度的解析度。

00:02:25.669 --> 00:02:27.264
最好是讓它一直開著，

00:02:27.264 --> 00:02:32.471
用其他的東西定期、
快速地阻擋光線。

NOTE Paragraph

00:02:33.031 --> 00:02:35.987
這就是積體光學上場的時候了。

00:02:35.987 --> 00:02:38.059
網際網路的數位資料

00:02:38.059 --> 00:02:41.111
由精確定時的脈衝光來傳輸，

00:02:41.111 --> 00:02:44.473
有些短到一百億分之一秒。
（0.000 000 000 1 秒）

00:02:44.473 --> 00:02:49.104
製造這類脈衝的方法之一，
就是用馬赫陳爾德干涉儀。

00:02:49.224 --> 00:02:52.865
這個裝置會利用一種特殊的波特性，

00:02:52.865 --> 00:02:54.718
叫做干涉。

00:02:54.718 --> 00:02:57.613
想像把小卵石丟到池塘中：

00:02:57.613 --> 00:03:01.550
漣漪散開和交疊時會形成圖案。

00:03:01.550 --> 00:03:05.464
在某些地方，波峰會加疊
在一起，變得非常大；

00:03:05.464 --> 00:03:08.450
在其他地方，它們則是完全抵銷。

00:03:08.450 --> 00:03:11.517
馬赫陳爾德干涉儀的做法很類似。

00:03:11.517 --> 00:03:15.314
它會沿著兩支平行的
臂桿把光波分開，

00:03:15.314 --> 00:03:17.472
最終再將它們重新結合起來。

00:03:17.472 --> 00:03:20.834
如果一支臂桿的光
被減緩下來並延遲，

00:03:20.834 --> 00:03:25.703
重新結合的不同步光波
會彼此抵銷，使光線沒了。

00:03:25.703 --> 00:03:28.335
透過在一支臂桿製造延遲，

00:03:28.335 --> 00:03:33.326
干涉儀的功能就變成
像是開關，放出脈衝光。

00:03:33.606 --> 00:03:36.380
維持一百億分之一秒的脈衝光

00:03:36.380 --> 00:03:39.830
能夠產生出幾公分的深度解析度，

00:03:39.830 --> 00:03:43.303
但未來的汽車需要
看得比那更清楚。

00:03:43.303 --> 00:03:47.595
把干涉儀和超級敏感、
反應快速的光偵測器搭配使用，

00:03:47.595 --> 00:03:50.958
解析度可以精密到一公釐。

00:03:50.958 --> 00:03:52.781
這比雙眼視力 1.0 的人

00:03:52.781 --> 00:03:56.947
看對街時能夠達到的解析度
還要清楚一百倍。

NOTE Paragraph

00:03:57.337 --> 00:04:02.925
第一代的汽車雷射雷達
要仰賴複雜的旋轉組件

00:04:03.005 --> 00:04:05.777
從屋頂或是引擎蓋上做掃瞄。

00:04:05.777 --> 00:04:07.494
有了積體光學，

00:04:07.614 --> 00:04:12.508
干涉儀和偵測器被縮到
小於十分之一公釐，

00:04:12.578 --> 00:04:17.797
裝載到小型晶片上，
將來可以放到車燈中。

00:04:17.937 --> 00:04:21.906
這些晶片還將包括
巧妙變造的干涉儀，

00:04:21.906 --> 00:04:27.025
得以擺脫可動的部件，以高速掃瞄。

NOTE Paragraph

00:04:27.275 --> 00:04:31.097
這個額外的裝置
能將干涉儀的一支臂桿

00:04:31.097 --> 00:04:36.208
只稍微減緩一點點，
它比較不像開關，更像調光器。

00:04:36.208 --> 00:04:40.788
如果一長列這類
控制一點點延遲的臂桿

00:04:40.788 --> 00:04:44.786
被平行堆疊起來，
就能設計出很新穎的東西：

00:04:44.786 --> 00:04:47.292
可操控的雷射光束。

NOTE Paragraph

00:04:47.492 --> 00:04:48.968
有了這種新優勢，

00:04:48.968 --> 00:04:52.248
這些聰明的眼睛將能夠
探索和看得更完整，

00:04:52.248 --> 00:04:54.741
勝過任何大自然想像得出的東西，

00:04:54.741 --> 00:04:57.544
導航通過障礙物，不管多少。

00:04:57.634 --> 00:05:00.098
無需流汗，毫不費力——

00:05:00.248 --> 00:05:03.988
也許那隻迷惘的糜鹿除外。