No futuro,
os carros autónomos serão mais seguros e mais fiáveis do que os seres humanos.
Mas, para que isso aconteça,
precisamos de tecnologias que permitam
que os carros reajam mais depressa que as pessoas,
precisamos de algoritmos que conduzam melhor do que as pessoas,
e precisamos de câmaras que vejam mais do que as pessoas veem.
Por exemplo, imaginem um carro autónomo
prestes a fazer uma viragem sem visibilidade
e surge um carro,
ou talvez uma criança a correr em direção à rua.
Felizmente, o nosso carro do futuro terá um superpoder,
uma câmara que vê ao virar da esquina para detetar esses possíveis riscos.
Nos últimos anos, enquanto doutorando
no laboratório da Stanford Computational Imaging,
estive a trabalhar numa câmara que faz isso,
uma câmara que permite visualizar objetos ao virar da esquina
ou que estão bloqueados da linha de visão direta.
Vou dar-vos um exemplo do que a nossa câmara vê.
Isto é uma experiência que realizámos ao ar livre
em que a nossa câmara está a digitalizar a fachada do prédio com um "laser",
e em que a cena que queremos captar
está escondida por detrás daquela cortina.
O sistema da nossa câmara não pode vê-la diretamente.
Mas, de qualquer forma,
a nossa câmara consegue captar a geometria 3D dessa cena.
Como é que fazemos isto?
A magia está aqui no sistema da câmara.
Imaginem este aparelho como um tipo de câmara de alta velocidade.
Não como uma câmara que funciona a mil imagens por segundo,
nem mesmo a um milhão de imagens por segundo,
mas a um bilião de imagens por segundo.
É tão rápida que consegue captar o movimento da luz.
Para vos dar um exemplo da rapidez com que a luz viaja,
vamos compará-la com a velocidade de um herói muito veloz da banda desenhada
que pode mover-se três vezes mais depressa do que a velocidade do som.
Um raio de luz leva cerca de 3300 milionésimos de segundo,
ou seja, 3,3 nanossegundos,
para percorrer a distância de um metro.
Nesse mesmo lapso de tempo,
o nosso super-herói percorreu uma distância
inferior à espessura de um cabelo humano.
É extremamente rápido.
Mas precisamos de registar imagens muito mais rapidamente
se quisermos captar a luz a mover-se a escalas subcentimétricas.
O sistema da nossa câmara pode captar fotões
em escalas de tempo da ordem de 50 biliões de imagens por segundo,
ou seja, 50 picossegundos.
Então, pegamos nesta câmara de ultra-alta-velocidade
e sincronizamo-la com um "laser" que lança curtos raios de luz.
Cada raio viaja até esta parede visível
e uma parte da luz é dispersa de volta para a nossa câmara,
mas também usamos a parede para dispersar a luz ao virar da esquina
até ao objeto escondido e voltar.
Repetimos esta medição muitas vezes
para registar o momento da chegada de muitos fotões
de diferentes lugares na parede.
Depois de registarmos essas medidas, podemos criar
um vídeo da parede com um bilião de imagens por segundo.
Embora essa parede possa parecer vulgar aos nossos olhos,
com um bilião de imagens por segundo, vemos algo realmente incrível.
Podemos ver ondas de luz provenientes da cena escondida
e que esbarram contra a parede.
Cada uma dessas ondas transporta informações
sobre o objeto escondido que as enviou.
Podemos pegar nestas medidas
e passá-las por um algoritmo de reconstrução
para depois recuperar a geometria 3D dessa cena escondida.
Agora, vou mostrar mais um exemplo de uma cena de interior que captámos,
desta vez com uma série de diferentes objetos escondidos.
Esses objetos têm aspetos diferentes
e, por isso, refletem a luz de modo diferente.
Por exemplo, esta estátua brilhante de dragão reflete a luz
de modo diferente do globo de espelhos
ou da estátua branca do discóbolo.
Podemos notar essas diferenças na luz refletida
ao a visualizamos como um volume 3D,
onde pegámos as imagens do vídeo e as juntámos.
Aqui, o tempo é representado como a dimensão de profundidade deste cubo.
Estes pontos brilhantes que vemos são os reflexos da luz
de cada faceta espelhada do globo,
que se foram espalhando pela parede.
Os feixes de luz que vemos a chegar, logo depois,
são da estátua brilhante de dragão que está mais perto da parede,
e os outros feixes de luz vêm do reflexo de luz da estante de livros
e da estátua.
Também podemos visualizar essas medidas imagem a imagem,
como um vídeo,
para ver diretamente a luz espalhada.
E, de novo, vemos primeiro os reflexos de luz do dragão,
mais perto da parede,
seguidos pelos pontos brilhantes do globo de espelhos
e pelos outros reflexos da estante de livros.
E, finalmente, vemos as ondas de luz refletidas da estátua.
Estas ondas de luz que iluminam a parede
são como fogos de artifício que duram apenas bilionésimos de segundo.
E apesar de esses objetos refletirem a luz de maneiras diferentes,
ainda podemos reconstruir as suas formas.
É isto o que vemos e que está ao virar da esquina.
Agora, vou mostrar-vos mais um exemplo um pouco diferente.
Neste vídeo, estão a ver-me vestido com um traje refletor
e a câmara está a digitalizar a parede a uma média de quatro vezes por segundo.
O traje é refletor
por isso, conseguimos captar suficientes fotões
para conseguirmos ver onde estou e o que estou a fazer,
sem a câmara me gravar diretamente.
Ao captar os fotões que se dispersam da parede para o meu traje,
de volta para parede e de volta para a câmara,
podemos captar indiretamente este vídeo em tempo real.
Pensamos que este tipo de captação indireta e prática
pode ser útil para dispositivos incluindo carros autónomos,
mas também para a imagiologia biomédica,
onde precisamos de ver as estruturas minúsculas do corpo humano.
E, talvez, também pudéssemos introduzir sistemas de câmaras semelhantes nos robôs
que enviamos para explorar outros planetas.
Talvez já tenham ouvido falar de ver para além das esquinas
mas o que eu vos mostrei hoje seria impossível há dois anos.
Por exemplo, agora podemos captar enormes cenas ocultas ao ar livre
e em tempo real,
e fizemos avanços significativos para tornar prática esta tecnologia
e que podemos ver num carro, qualquer dia.
Mas, claro, ainda restam problemas.
Por exemplo, será que podemos captar imagens de cenas ocultas a longa distância
onde recebemos pouquíssimos fotões,
com "lasers" de baixa potência e inócuos para os olhos.
Ou será que podemos criar imagens de fotões
que se dispersaram muito mais vezes
do que apenas num único salto ao virar da esquina?
Será que podemos pegar no nosso protótipo que é atualmente grande e volumoso,
e miniaturizá-lo ao ponto de ser útil
para a imagiologia biomédica
ou talvez uma espécie de sistema aperfeiçoado de segurança doméstica,
ou será que podemos usar esta nova modalidade de imagens
e usá-la para outros fins?
Acho que é uma tecnologia nova e interessante
e que pode haver outras coisas em que ainda não pensámos
para a utilizar.
Então, um futuro com carros autónomos
pode-nos parecer distante,
mas já estamos a desenvolver as tecnologias
que podem tornar os carros mais seguros e mais inteligentes.
Com o ritmo acelerado das descobertas e das inovações científicas,
nunca sabemos quais os recursos novos e interessantes
que podem estar logo ali, ao virar da esquina.
(Aplausos)