محققان دانشگاه استنفورد سیستم لیزری جدیدی ابداع کرده‌اند که می‌تواند به خودروی خودران در جهت تشخیص نقاط کور محیط اطراف کمک شایانی کند.

خودروهای خودران روز به روز در تشخیص صحیح محیط اطراف خود بهتر می‌شوند؛ اما هنوز هم در پیش‌بینی حوادث، عالی عمل نمی‌کنند. تیمی از دانشجویان دانشگاه استنفورد در حال توسعه یک سیستم مبتنی بر لیزر است که می‌تواند به خودروهای خودران (بدون راننده) کمک کند گوشه‌های کور و حتی خارج از پیچ را در اطراف خود ببینند؛ چنین فناوری باعث می‌شود تا قبل از این‌که کودکی ناگهان وارد خیابان شود یا خودروی دیگری به سرعت بخواهد از خودروی خودران سبقت بگیرد، تشخیص داده شود و خطرات احتمالی بعدی، جلوگیری شوند.

این روش به منظور تصویر کردن جابجایی اشیاء خارج از خط مستقیم دید انجام می‌شود و به وسیله منتشر کردن پالس‌های لیزری در گوشه‌ها، خارج از محدوده دید شی موردنظر و در عقب آن عمل می‌کند. یک حسگر بسیار حساس فوتون‌های بازگشتی نور را جذب و به وسیله‌ی الگوریتمی پیچیده، آن‌ها را تجزیه و تحلیل می‌کند؛ نتیجه‌ی نهایی این فرآیند یک عکس لحظه‌ای فازی از جسمی است که به خودرو نزدیک می‌شود.

این اولین بار نیست که دانشمندان با موفقیت به این نوع از تصویرسازی و فناوری بسیار پیشرفته دست یافته‌اند. تیمی از دانشمندان دانشگاه MIT در سال ۲۰۱۲ سیستم مشابهی را آزمایش کردند و در سال ۲۰۱۴ نیز محققان اروپایی و کانادایی قادر به بازسازی “بازتاب نور” از اشیاء پنهان محیط شدند.

دانشمندان دانشگاه استنفورد می‌گویند که کمک آن‌ها به پیشرفت این فناوری عمدتا در جهت بهبود ریاضی است. از آنجا که پرتوهای نور توسط اشیائی که به آن می‌رسد پراکنده می‌شوند، می‌توانند تقریبا از هر نقطه‌ای به حسگر برسند و موجب ایجاد “نویز و اختلال” قابل توجه شوند که البته قادر هستند هدف موردنظر را از بین ببرند. برای کمک به حل این مشکل، تیم تحقیقاتی الگوریتم پیشرفته‌ای توسعه داده است تا بتواند مسیر حرکت فوتون‌های دریافتی را محاسبه و از آن برای تصویرسازی جسم استفاده کند.

دیوید لیندن، یکی از نویسندگان مقاله‌ای که به توصیف این روش جدید می‌پردازد، توضیح می‌دهد:

چالش مهم در تصویربرداری غیر خطی، شناسایی روشی کارآمد برای بازیابی ساختار سه‌بعدی اشیاء پنهان از داده‌های اندازه‌گیری‌شده همراه با نویز است. من فکر می‌کنم تاثیر بزرگ این روش در بهبهود چگونگی محاسبات ریاضی است.

محققان می‌گویند این الگوریتم می‌تواند داده‌های فوتون را در کمتر از یک ثانیه تجزیه و تحلیل کند و به اندازه‌ای کارآمد باشد که بتواند روی یک لپتاپ معمولی نیز اجرا شود. در حال حاضر مشکل اصلی در جهت عملی کردن این کار، اسکن اولیه است؛ به منظور تولید داده‌های کافی در مورد اشیای پنهان، سیستم نیاز به شلیک پالس‌های بسیاری از نور لیزر طی یک روند پیچیده دارد که می‌تواند تا یک ساعت نیز طول بکشد. فعلا نمی‌توان از این روش، در جهت پیشگویی حضور کودکی که در گوشه‌ یا مقابل یک خودروی خودران قرار دارد، استفاده کرد.

موضوع مهم دیگر نور محیط است؛ تحت شرایط آزمایشگاهی و کنترل دقیق، سیستم به خوبی کار می‌کند، اما هنگامی که از سیستم در فضای بیرون و تحت نور درخشان روز استفاده شود، حسگرها کمی بد عمل می‌کنند که ناشی از شلوغی و تعداد زیاد پرتوهای نور است. به گفته‌ی این محققان، طی آزمایشی که در فضای باز انجام شد، محققان دریافتند که این فناوری قادر به آشکارسازی اشیاء بسیار بازتابنده مانند لباس‌های روشن و تابلوها  و علائم راهنمایی و رانندگی جاده‌ای است.

محققان دانشگاه استنفورد قصد دارند در آینده برای افزایش سرعت اسکن اجسام، بهبود توانایی سیستم برای کار در نور روز و شناسایی اشیاء متحرک برنامه‌ریزی کنند. این تحقیق در مجله‌‌ی نیچر (Nature) منتشر شده است و در ویدیوی زیر شرح بیش‌تری در مورد نحوه‌ی کار ارائه می‌شود.