自動駕駛汽車如何「看得見」呢？
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0:08 - 0:10時間很晚了，天很黑，
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0:10 - 0:15有一台自動駕駛汽車
在鄉村道路上迂迴行駛。 -
0:15 - 0:18突然，三樣危險物同時出現。
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0:19 - 0:21接下來會發生什麼事？
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0:21 - 0:24若這台車要突破這障礙物的阻擋，
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0:24 - 0:26它首先得要能偵測到它們——
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0:26 - 0:30收集足夠的資訊，了解
它們的大小、形狀、位置， -
0:30 - 0:34這麼一來，它的控制演算法
就能夠繪出最安全的路線。 -
0:34 - 0:36沒有人在操作方向盤，
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0:36 - 0:41這台車需要有聰明的眼睛，
即能夠分析這些細節的感測器—— -
0:41 - 0:44不論在什麼環境中、
什麼氣候下，不論天色有多黑—— -
0:44 - 0:46都要瞬間判斷。
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0:46 - 0:50這簡直是苛求，但有個
結合兩種東西的解決方案： -
0:50 - 0:54一種叫做雷射雷達的
特殊雷射探測器， -
0:54 - 0:57以及讓網際網路能一直忙碌的
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0:57 - 1:01一種迷你版本通訊技術，
叫做積體光學。 -
1:01 - 1:06若要了解雷射雷達，應該先了解
一項相關技術——雷達。 -
1:06 - 1:07在航空上，
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1:07 - 1:12雷達天線會向飛機發射
無線電波或微波的脈衝， -
1:12 - 1:17計算波束反彈回來的時間，
推算出飛機的位置。 -
1:17 - 1:19不過，這種看見的方式會受限，
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1:19 - 1:23因為大型波束無法
視覺化呈現精密的細節。 -
1:23 - 1:26相對的，自動駕駛汽車的
雷射雷達系統， -
1:26 - 1:29也就是「光學定向和測距」系統，
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1:29 - 1:32使用狹窄的不可見紅外線雷射。
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1:32 - 1:36它的成像能夠精密到
連對街行人的鈕扣 -
1:36 - 1:38這種小特徵都不放過。
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1:38 - 1:43但，我們要如何決定
這些特徵的形狀或深度？ -
1:43 - 1:48雷射雷達會發射一連串
超短雷射脈衝來解析深度。 -
1:48 - 1:51以鄉下道路上的麋鹿為例。
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1:51 - 1:52當汽車從旁邊開過時，
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1:52 - 1:56一個雷射雷達脈衝
會在它的鹿角基部散開， -
1:56 - 2:01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。 -
2:01 - 2:04測量第二個脈衝花了
多少時間才彈回來， -
2:04 - 2:07這樣的資料就能用來
判斷角的形狀。 -
2:07 - 2:13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。 -
2:13 - 2:19若要創造脈衝光，最明顯的方式
就是把雷射開啟再關閉。 -
2:19 - 2:23但這會讓雷射不穩定，
且會影響到脈衝的時間精準度， -
2:23 - 2:26這就會限制了深度的解析度。
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2:26 - 2:27最好是讓它一直開著，
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2:27 - 2:32用其他的東西定期、
快速地阻擋光線。 -
2:33 - 2:36這就是積體光學上場的時候了。
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2:36 - 2:38網際網路的數位資料
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2:38 - 2:41由精確定時的脈衝光來傳輸，
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2:41 - 2:44有些短到一百億分之一秒。
（0.000 000 000 1 秒） -
2:44 - 2:49製造這類脈衝的方法之一，
就是用馬赫陳爾德干涉儀。 -
2:49 - 2:53這個裝置會利用一種特殊的波特性，
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2:53 - 2:55叫做干涉。
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2:55 - 2:58想像把小卵石丟到池塘中：
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2:58 - 3:02漣漪散開和交疊時會形成圖案。
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3:02 - 3:05在某些地方，波峰會加疊
在一起，變得非常大； -
3:05 - 3:08在其他地方，它們則是完全抵銷。
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3:08 - 3:12馬赫陳爾德干涉儀的做法很類似。
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3:12 - 3:15它會沿著兩支平行的
臂桿把光波分開， -
3:15 - 3:17最終再將它們重新結合起來。
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3:17 - 3:21如果一支臂桿的光
被減緩下來並延遲， -
3:21 - 3:26重新結合的不同步光波
會彼此抵銷，使光線沒了。 -
3:26 - 3:28透過在一支臂桿製造延遲，
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3:28 - 3:33干涉儀的功能就變成
像是開關，放出脈衝光。 -
3:34 - 3:36維持一百億分之一秒的脈衝光
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3:36 - 3:40能夠產生出幾公分的深度解析度，
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3:40 - 3:43但未來的汽車需要
看得比那更清楚。 -
3:43 - 3:48把干涉儀和超級敏感、
反應快速的光偵測器搭配使用， -
3:48 - 3:51解析度可以精密到一公釐。
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3:51 - 3:53這比雙眼視力 1.0 的人
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3:53 - 3:57看對街時能夠達到的解析度
還要清楚一百倍。 -
3:57 - 4:03第一代的汽車雷射雷達
要仰賴複雜的旋轉組件 -
4:03 - 4:06從屋頂或是引擎蓋上做掃瞄。
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4:06 - 4:07有了積體光學，
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4:08 - 4:13干涉儀和偵測器被縮到
小於十分之一公釐， -
4:13 - 4:18裝載到小型晶片上，
將來可以放到車燈中。 -
4:18 - 4:22這些晶片還將包括
巧妙變造的干涉儀， -
4:22 - 4:27得以擺脫可動的部件，以高速掃瞄。
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4:27 - 4:31這個額外的裝置
能將干涉儀的一支臂桿 -
4:31 - 4:36只稍微減緩一點點，
它比較不像開關，更像調光器。 -
4:36 - 4:41如果一長列這類
控制一點點延遲的臂桿 -
4:41 - 4:45被平行堆疊起來，
就能設計出很新穎的東西： -
4:45 - 4:47可操控的雷射光束。
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4:47 - 4:49有了這種新優勢，
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4:49 - 4:52這些聰明的眼睛將能夠
探索和看得更完整， -
4:52 - 4:55勝過任何大自然想像得出的東西，
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4:55 - 4:58導航通過障礙物，不管多少。
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4:58 - 5:00無需流汗，毫不費力——
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5:00 - 5:04也許那隻迷惘的糜鹿除外。
- Title:
- 自動駕駛汽車如何「看得見」呢？
- Speaker:
- 沙珍 · 賽尼
- Description:
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時間很晚了，天很黑，有一台自動駕駛汽車在鄉村道路上迂迴行駛。突然，三樣危險物同時出現。沒有人在操作方向盤，這台車需要有聰明的眼睛，即能夠瞬間判斷分析這些細節的感測器。這有可能嗎？沙珍 · 賽尼解釋雷射雷達和積體光學技術如何讓自動駕駛汽車成為可能。
完整課程：https://ed.ted.com/lessons/how-do-self-driving-cars-see-sajan-saini
課程：沙珍 · 賽尼
導演：Artrake Studio - Video Language:
- English
- Team:
closed TED
- Project:
- TED-Ed
- Duration:
- 05:04
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Helen Chang approved Chinese, Traditional subtitles for How do self-driving cars "see"? | |
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