Laserowe systemy i algorytmy do mapowania niewidocznych obiektów w 3D mogą być nowatorskim rozwiązaniem na rynku samochodów samojezdnych. Inżynierowie z laboratorium w Stanford opracowali niezwykłą technologię. Ukryli maskotkę króliczka za ścianą w kształcie litery „T” i uzyskali jej obraz, kierując w stronę przeszkody wiązki lasera oraz przetwarzając dane prze system obliczeń. Podczas gdy my nie bylibyśmy w stanie znaleźć zabawki, pikosekundowy laser odnajduje ją bez trudu.

Jak widzieć przez ściany?

Urządzenie to wysyła miliony impulsów na sekundę. Światło odbija się od ściany pod kątem, uderza w maskotkę ukrytą za ekranem i ponownie wraca przez ścianę w kierunku urządzenia, które dzięki zaimplementowanym algorytmom potrafi przetworzyć tor wiązki lasera na trójwymiarowe zdjęcie.

Sama idea mapowania niewidocznych obiektów w 3D nie jest zupełnie nowa. System wykorzystuje bowiem technikę, która jest już stosowana w urządzeniu zwanym lidar (połączenie lasera z teleskopem) na samochodzie samojezdnym. Wysyłając wiązki w krótkich, precyzyjnych odstępach czasu, buduje on trójwymiarową mapę otoczenia, a następnie oblicza, ile czasu potrzeba, aby wszystkie fotony odbiły się od obiektów i powróciły do urządzenia. Istotą tej technologii jest zatem rejestrowanie toru fotonów i obliczanie na ich podstawie kształtu oraz położenia niewidocznych obiektów – takich jak piesi w ruchu drogowym.

Opracowany w Stanford system pozwalający widzieć przez ściany różni się jednak od tej technologii. Wielokrotne odbicia lasera od przeszkód i samego obiektu powodują, że powracająca wiązka jest nieporównanie słabsza niż w przypadku lidaru. Dlatego naukowcy opracowali tzw. diodę lawinową pojedynczego fotonu (SPAD), aby w pełni wykorzystać potencjał sygnału.

Czy można zobaczyć foton?

– Pomyśl o tym, jak o domku z kart – mówi Gordon Wetzstein, inżynier elektryk w Stanford. – Nie można wykryć pojedynczego fotonu, gdyż jest zbyt mały. Ale jeśli ten foton trafi w SPAD, będzie to jak wyciągnięcie jednej karty z domu z kart.

– Pojedynczy foton wywołuje elektryczną „lawinę” w czujniku – wyjaśnia David Lindell, również inżynier elektryk w Stanford. – Szczytowy wzrost napięcia elektrycznego pozwala inżynierom zarejestrować moment powrotu fotonów. Dzięki temu jesteśmy w stanie stworzyć trójwymiarową mapę niewidocznego dla nas otoczenia.


Aby nauczyć się widzieć przez ściany, naukowcy muszą przewidzieć wszystkie potencjalne tory wiązki lasera. W przyszłości technologia ta może znaleźć szerokie zastosowanie w projektach samochodów samojezdnych i w znaczny sposób podnieść poziom bezpieczeństwa na drogach.