Sürücüsüz araçlar nasıl "görür"? - Sajan Saini

Tüm dersi görüntülemek için: https://ed.ted.com/lessons/how-do-self-driving-cars-see-sajan-saini

Geç vakitte, zifiri karanlıkta, sürücüsüz bir araç dar taşra yolunda yavaşlıyor. Aniden, üç tehlike aynı anda ortaya çıkıyor. Direksiyonda sürücü yokken, bu detayları anında çözmek için araba sensör ve akıllı gözler kullanır. Bu nasıl mümkün olabilir? Sajan Saini, LIDAR ve entegre fotonik teknolojilerinin sürücüsüz arabaları mümkün kıldığını açıklıyor.

Sajan Saini ve Artrake Studio tarafından hazırlandı.

Geç vakitte, zifiri karanlıkta, sürücüsüz
bir araç dar taşra yolunda yavaşlıyor.

Aniden, üç tehlike
aynı anda ortaya çıkıyor.

Şimdi ne olacak?

Engellerin saldırısını yönlendirmeden önce

araba onları tespit etmeli.

Boyutları, şekilleri ve konumlarıyla
ilgili yeterli bilgi toplamalı

böylece kontrol algoritmaları
en güvenli rotayı belirleyebilir.

Direksiyonda sürücü yokken

bu detayları çözmek için araba sensör
ve akıllı gözlere ihtiyaç duyar.

Çevre, hava ya da ne kadar karanlık
olduğu fark etmeksizin

hepsi anında.

Bu uzun bir sıralama ama iki şeyi
birleştiren bir çözümü var:

LIDAR adında lazer temelli
özel bir tür algılayıcı,

bir de bilişim ve iletişim teknolojisinin
minyatür bir versiyonu,

internette de çok konuşulan
entegre fotonik.

LIDAR'ı anlamak için benzer bir teknoloji
olan radarla başlamak yardımcı olabilir.

Havacılıkta,

radar antenleri uçaklara radyo
ya da mikrodalga atımları göndererek

ışınların geri dönme sürelerinden
yerlerini öğrenmeye çalışır.

Fakat bu kısıtlı bir görüştür

çünkü geniş ışın boyutları
detayları görselleştiremez.

Açılımı, Işık Tespiti
ve Uzaklık Tayini olan

sürücüsüz bir arabanın LIDAR sistemi,

aksine görünmeyen dar bir
kızılötesi lazer kullanıyor.

Caddenin karşısındaki bir yayanın
gömleğinin düğmesi gibi

küçük özellikleri görüntüleyebilir.

Peki bu özelliklerin derinlik
ve şekillerini nasıl belirleriz?

LIDAR, derinlik çözümleri vermek için
çok kısa lazer atımları gönderiyor.

Taşra yolundaki geyiği ele alalım.

Araba yanından geçerken bir LIDAR atımı,
diğeri geri dönmeden önce

öteki boynuz ucuna ulaşırken
boynuzların kökünden yayılıyor.

İkinci atımın geri dönmesinin
ne kadar sürdüğünü ölçüp

boynuzun şekli hakkında bilgi veriyor.

Bir sürü kısa atımla LIDAR sistemi
hızlıca detaylı bir profil çıkarıyor.

Bir ışık atımı oluşturmanın
en bariz yolu lazeri açıp kapatmaktır.

Fakat bu lazeri dengesizleştiriyor
ve derinlik çözümlemesini kısıtlayan,

atımın belirli
zamanlamasını etkiliyor.

Açık bırakıp periyodik olarak ışığı
hızlıca ve güvenlice engelleyecek

bir şey kullanmak daha iyi bir seçenek.

İşte burada entegre fotonik
devreye giriyor.

İnternetin dijital verisi

bazıları yüz pikosaniye kadar kısa olan

hassas zamanlı
ışık atımlarıyla taşınıyor.

Bu atımları oluşturmanın bir yolu
Mach- Zehnder düzenleyicisi kullanmak.

Bu cihaz, parazit olarak adlandırılan

belirli bir dalga özelliğinden
faydalanıyor.

Çakıl taşlarını bir gölete
attığınızı düşünün:

Dalgalanma yayılıp üst üste bindikçe
bir örüntü oluşur.

Bazı yerlerde, dalga tepe noktaları
çok fazla büyür;

diğer yerlerde ise tamamen sıfırlanırlar.

Mazh-Zehnder düzenleyicisi
benzer bir şey yapıyor.

Işık dalgalarını iki paralel kola bölüyor
ve sonunda tekrar birleştiriyor.

Eğer ışık bir kolda yavaşlar ve gecikirse,

dalga senkronizasyonu bozuluyor
ve ışığı engelleyerek sıfırlanıyor.

Bu gecikmeyi bir kolda değiştirerek

düzenleyici bir açma / kapama düğmesi
gibi hareket eder ve ışık atımı yayar.

Yüz pikosaniye süren bir ışık atımı

birkaç santimetrelik bir
derinlik çözümlemesi sağlıyor

ama yarının arabalarının bundan
daha iyi görmesi gerekiyor.

Düzenleyiciye süper-hassas,
hızlı-hareketli

bir ışık algılayıcı eklenirse
çözümleme bir milimetreye çıkarılabilir.

Bu, caddenin karşısındaki 20/20
görüşüyle yapabileceklerimizden

yüz kat daha iyi.

İlk nesil otomobil LIDAR'ı, tavandan
ya da kaportadan itibaren tarayabilen

karmaşık dönüş düzeneklerine dayanıyordu.

Entegre fotonik ile birlikte,

düzenleyiciler ve algılayıcılar onda bir
milimetreden daha az bir değere küçülüyor

ve bir gün arabanın ışıklarına sığacak
küçük çiplere sıkıştırılıyor.

Bu çipler ayrıca düzenleyiciye,
hareket eden parçalarda

ve ani hızlarda taramaya yardım etmek
için akıllıca bir değişiklik de içerecek

Düzenleyici kolundaki ışığı
çok az yavaşlatarak,

bu ek cihaz açma/kapama düğmesinden
ziyade azaltıcı olarak çalışacak.

Her biri kontrollü
küçük gecikmeli birçok kol

paralel olarak sıralanırsa
yeni bir şey tasarlanabilir;

yönlendirilebilir bir lazer ışını.

Bu akıllı gözler,

yeni görüş açılarından
doğanın hayal edebileceğinden

daha çok inceleyecek, ayrıntılı görecek

ve sayısız engeli yönlendirmeye
yardımcı olacaklar.

Yolunu şaşırmış bir geyik dışında,

hiç kimse bir damla ter dökmeden.