Αυτόνομα οχήματα «βλέπουν» αντικείμενα κρυμμένα πίσω από γωνίες

Μηχανικοί στις ΗΠΑ ανέπτυξαν ένα νέο σύστημα απεικόνισης που -με τη βοήθεια ακτίνων λέιζερ- παράγει εικόνες αόρατων αντικειμένων, τα οποία βρίσκονται κρυμμένα πίσω από γωνίες.

Τέτοια συστήματα προορίζονται μελλοντικά να χρησιμοποιηθούν σε αυτόνομα οχήματα χωρίς οδηγό, αλλά και σε άλλες χρήσεις, όπως από ομάδες διάσωσης, ώστε να βλέπουν ανθρώπους καλυμμένους από συντρίμμια σε περίπτωση φυσικής καταστροφής.

Οι ερευνητές, με επικεφαλής τον επίκουρο καθηγητή Γκόρντον Γουετζστάιν του Τμήματος Ηλεκτρολόγων Μηχανικών του Πανεπιστημίου Στάνφορντ της Καλιφόρνια, έκαναν τη σχετική δημοσίευση στο Nature.

«Ακούγεται σαν μαγεία, αλλά η ιδέα της απεικόνισης πραγμάτων που βρίσκονται εκτός ευθύγραμμης θέασης, είναι πράγματι εφικτή», δήλωσε ο Γουετζστάιν.

Με αυτόν τον τρόπο, αν πχ ένα αυτόνομο αυτοκίνητο κινείται μέσα στους στενούς δρόμους μιας πόλης και ετοιμάζεται να κάνει μια κλειστή στροφή, αλλά πίσω από τη γωνία παίζει ένα (αόρατο) παιδάκι με τη μπάλα του, το «έξυπνο» όχημα θα το δει πίσω και θα σταματήσει έγκαιρα.

Οι συγκεκριμένοι ερευνητές δεν είναι οι μόνοι στον κόσμο, οι οποίοι αναπτύσσουν υπερβολικά ευαίσθητες τεχνολογίες ακτίνων λέιζερ που «στρίβουν» πίσω από γωνίες και ανακλώνται πάνω σε κρυμμένα αντικείμενα, έτσι ώστε να προδίδουν την παρουσία τους. Όμως η καινοτομία της νέας μεθόδου είναι ότι ενσωματώνει ένα νέο πάρα πολύ αποτελεσματικό υπολογιστικό αλγόριθμο, που επεξεργάζεται τα δεδομένα των λέιζερ, προκειμένου να απομονώνει το «θόρυβο» και να παράγει τις εικόνες των κρυμμένων αντικειμένων.

Το λέιζερ βρίσκεται δίπλα σε ένα υπερευαίσθητο ανιχνευτή φωτονίων, ο οποίος μπορεί να καταγράψει ακόμη και ένα μεμονωμένο σωματίδιο φωτός. Όταν οι παλμοί του φωτός λέιζερ στέλνονται στο στόχο (π.χ. το γωνιακό τοίχο) και ανακλώνται πίσω, ο ανιχνευτής «πιάνει» τα φωτόνια που έχουν πέσει πάνω στα κρυμμένα αντικείμενα και μετά ο αλγόριθμος αναλαμβάνει να «συναρμολογήσει» τα σωματίδια του φωτός σε μια τελική εικόνα του αόρατου πράγματος.

Προς το παρόν, το πρώτο στάδιο -δηλαδή η συλλογή των φωτονίων του λέιζερ που έχουν πέσει πάνω στο κρυμμένο αντικείμενο- χρειάζεται από δύο λεπτά έως μία ώρα, ανάλογα με τις συνθήκες φωτισμού και ανακλαστικότητας του κρυμμένου αντικειμένου. Το δεύτερο στάδιο – η επεξεργασία των δεδομένων αυτών από τον αλγόριθμο- γίνεται σχεδόν αστραπιαία, σε λιγότερο από ένα δευτερόλεπτο.

Στόχος των ερευνητών είναι να βελτιώσουν την τεχνική, ώστε να δημιουργεί εικόνες σχεδόν αμέσως, κάτι απόλυτα αναγκαίο, αν πρόκειται να εφαρμοσθεί σε πραγματικές συνθήκες οδήγησης από αυτόνομα οχήματα, όπου οι αντιδράσεις του αυτοκινήτου πρέπει να είναι άμεσες.

Τα σημερινά αυτόνομα αυτοκίνητα χρησιμοποιούν συστήματα LIDAR για να πλοηγηθούν. Ο νέος αλγόριθμος θα μπορούσε να ενσωματωθεί σε αυτά τα συστήματα μελλοντικά. Αλλά στο μεταξύ το νέο σύστημα πρέπει να βελτιωθεί, ώστε να δουλεύει καλύτερα με το φως της μέρας και με κρυμμένα αντικείμενα εν κινήσει, όπως ένα παιδί που τρέχει πίσω από τη γωνία.

Όπως έδειξαν τα τεστ του νέου συστήματος, εάν τοποθετείτο σε ένα αυτόνομο όχημα σήμερα στο τωρινό στάδιο ανάπτυξής του, το αυτοκίνητο χωρίς οδηγό θα ανίχνευε εύκολα πράγματα όπως τα σήματα οδικής κυκλοφορίας πίσω από τη γωνία, αλλά θα δυσκολευόταν με τους ανθρώπους, αν δεν φορούσαν ρούχα με ανακλαστικότητα.