Dans le futur,
les voitures autonomes seront plus sûres et plus fiables que les humains.
Mais, pour y arriver, il faut des technologies
qui permettent aux voitures de réagir plus vite que les humains,
il faut des algorithmes qui conduisent mieux que les humains
et il faut des caméras qui voient plus que les humains.
Par exemple, imaginez une voiture autonome qui arrive dans un virage aveugle
et une autre voiture arrive
ou il y a un enfant sur le point de courir sur la route.
Heureusement, notre voiture du futur aura ce super-pouvoir :
une caméra qui peut voir derrière les angles
afin de détecter ces éventuels dangers.
Depuis quelques années, en tant que doctorant
au laboratoire d'imagerie computationnelle de Stanford,
je travaille sur une caméra qui peut justement faire ça,
une caméra qui peut visualiser des objets cachés derrière un angle
ou en dehors de la ligne de vue directe.
Permettez-vous de vous montrer ce que notre caméra permet de voir.
Il s'agit d'une expérience en plein air
où notre système de caméra scanne le côté de ce bâtiment avec un laser,
et où la scène que l'on veut enregistrer est cachée derrière ce rideau.
Notre caméra ne la peut donc pas voir directement
et pourtant,
notre caméra peut néanmoins capter la géométrie 3D de cette scène.
Comment est-ce possible ?
La magie se produit dans cette caméra.
Vous pouvez voir ça comme une sorte de caméra haute vitesse.
Pas une caméra qui enregistrerait 1 000 images par seconde,
ni même un million d'images par seconde,
mais un billion d'images par seconde.
Si rapide qu'il peut capturer le mouvement de la lumière elle-même.
Pour vous donner un exemple de la vitesse à laquelle voyage la lumière,
comparons cela à la vitesse d'un super-héros ultra-rapide
qui peut se déplacer jusqu'à trois fois la vitesse du son.
Il faut à une impulsion de lumière environ 3,3 milliardièmes de seconde,
ou 3,3 nanosecondes,
pour parcourir la distance d'un mètre.
Et, en ce même laps de temps,
notre super-héros a parcouru moins que la largeur d’un cheveu humain.
C'est plutôt rapide.
Mais en fait, on doit filmer beaucoup plus rapidement
si on veut capturer la lumière se déplaçant
à des échelles subcentimétriques.
Notre caméra peut capturer des photons
à des échelles de temps de l'ordre du 50 billionième de seconde,
ou 50 picosecondes.
Donc, on prend cette caméra hyper rapide
et on la couple à un laser qui envoie de courtes impulsions de lumière.
Chaque impulsion se déplace vers ce mur visible
et de la lumière est renvoyée vers notre caméra,
mais on utilise aussi le mur pour disperser la lumière au-delà du mur
vers l'objet dissimulé et retour.
On répète cette mesure plusieurs fois
pour capturer les temps d'arrivée de nombreux photons
à partir de différents endroits du mur.
Et après avoir pris ces mesures,
on peut créer une vidéo du mur avec un billion d'images par seconde.
Alors que ce mur peut sembler ordinaire à nos propres yeux,
avec un billion d'images par seconde,
on peut voir quelque chose d'extraordinaire.
On peut voir les ondes de lumière revenant de la scène cachée
et éclaboussant le mur.
Et chacune de ces ondes contient des informations
sur l'objet caché qui l'a renvoyée.
On peut donc prendre ces mesures
et les soumettre à un algorithme de reconstruction
pour récupérer la géométrie 3D de cette scène cachée.
Je veux vous montrer un dernier exemple d'une scène enregistrée à l'intérieur,
cette fois avec une gamme de différents objets cachés.
Ces objects ont différentes apparences,
donc renvoient différemment la lumière.
Par exemple, cette statue brillante de dragon
réfléchit la lumière différemment de cette boule à facettes
ou de cette statue blanche de lanceur de disque.
Et on peut voir les différences dans la lumière réfléchie
en les regardant dans ce volume 3D,
dans lequel on a pris les images vidéo qu'on a assemblées.
Le temps est représenté par la profondeur de ce cube.
Ces points lumineux que vous voyez correspondent à la lumière réfléchie
par chacune des facettes de cette boule à facettes,
dispersées contre le mur au fil du temps.
Ces rayures de lumière que vous voyez arriver en premier
viennent de la statue brillante du dragon qui est la plus proche du mur,
et les autres rayures proviennent des reflets de lumière sur la bibliothèque
et la statue.
On peut également regarder ces mesures image par image,
comme une vidéo,
et voir directement la lumière éparpillée.
Et une fois encore, on voit d'abord la lumière réfléchie par le dragon,
le plus proche du mur,
suivie par les points lumineux produits par la boule à facettes
et d'autres par l'étagère.
Et enfin, on voit les ondes lumineuses renvoyées par la statue.
Ces ondes lumineuses éclairent le mur
comme des feux d'artifices qui ne durent qu'un billionième de seconde.
Et bien que ces objets réfléchissent la lumière différemment,
nous pouvons néanmoins reconstruire leurs formes.
Voici ce que vous voyez au-delà du coin du mur.
Je veux vous montrer un autre exemple légèrement différent.
Dans cette vidéo, vous me voyez habillé en ce costume réfléchissant
et notre système caméra scanne le mur à un rythme de quatre fois par seconde.
Le costume est réfléchissant,
donc il est possible de capturer assez de photons
pour voir où je suis et ce que je fais,
sans que la caméra ne me filme directement.
En capturant des photons réfléchis depuis le mur sur mon costume,
puis vers le mur et vers la caméra,
on peut enregistrer cette vidéo indirecte en temps réel.
Et nous pensons que ce type d'imagerie visuelle indirecte
pourrait servir pour des applications comme les voitures autonomes,
mais aussi dans l'imagerie médicale,
où on doit pénétrer les plus petites structures du corps.
Et peut-être pourrions-nous mettre des caméras similaires sur les robots
que nous envoyons explorer d'autres planètes.
Vous avez peut-être déjà entendu parler de voir au-delà des coins,
mais ce que je vous ai montré aurait été impossible il y a deux ans.
Par exemple,
on peut maintenant visualiser des scènes de la taille d'une pièce, dehors
et en temps réel,
et nous avons fait des progrès importants pour rendre cette technologie applicable
que vous pourriez un jour voir sur une voiture.
Mais bien sûr, il reste encore des défis à relever.
Par exemple, pouvons-nous visualiser des scènes dissimulées à longue distance
pour lesquelles on ne collecte que très très peu de photons,
avec des lasers de faible puissance qui seraient sans danger pour nos yeux ?
Ou pouvons-nous créer des images à partir de photons
qui ont été réfléchis plus d'une fois,
plus qu'un simple rebond à un coin de mur ?
Pouvons-nous faire de notre prototype, qui est actuellement grand et encombrant,
une version miniature qui pourrait servir à l'imagerie médicale
ou alors un système de sécurité amélioré pour les domiciles,
ou pouvons-nous utiliser cette nouvelle méthode d'imagerie
pour d'autres applications ?
C'est une nouvelle technologie passionante
et il pourrait y avoir autres choses auxquelles nous n'avons pas encore pensé.
En fin de compte, si un futur avec des voitures autonomes
peut sembler lointain pour l'instant --
nous développons déjà les technologies
qui permettraient des voitures plus sûres et plus intelligentes.
Avec le rythme soutenu de la découverte et de l’innovation scientifiques,
on ne sait jamais quelles nouvelles et incroyables possibilités
pourraient être juste au coin de la rue.
(Applaudissements)