這個看似不起眼的小芯片將會成為“機器人之眼”
?對于要在物質(zhì)世界“生存”的機器人來說,它們需要一雙像樣的眼睛。通常情況下,這個活兒是借助LIDAR (激光探測與測量)來實現(xiàn)。LIDAR 是一項技術(shù),原理是光經(jīng)過附近物體表面反射,在機器人周圍形成一個 3D 效果的地圖。LIDAR 就像是基礎(chǔ)力學(xué)中的無線電探測器,但因為它用的是光而不是無線電波,因此形成的地圖會更精確,精確到當它被應(yīng)用到飛機上時,可以識別樹上的不同樹葉;當它被安裝到自動駕駛汽車上時,可跟蹤騎車人和行人的運動軌跡。
?然而,LIDAR 系統(tǒng)既貴又笨重。高端機型差不多要數(shù)萬美元,即使最小的新型系統(tǒng)也像冰球那么大。LIDAR 傳感器通常被安裝在 Google 的自動駕駛汽車車頂上。
? 這個傳感器之所以比較笨重的原因在于它是機械的,擁有活動部件。陀螺轉(zhuǎn)的一部分不停地轉(zhuǎn)動,因此激光可以 360° 掃射。但這也限制了 LIDAR 影像的更新。為什么這么說呢?因為只有當光反射到傳感器上的時候,傳感器才能感知到哪里有物體存在,即使傳感器能根據(jù)物體之前的位置、運動方向以及速度推斷出該物體的位置,它仍然有各種各樣的盲點。
?來自 MIT 和 DARPA 的研究人員或許找到了一個解決辦法,他們發(fā)明了一個新式 LIDAR,可以把光線反射裝置縮小成比一粒米還小的一個芯片那樣。研究人員 Chirstopher Poulton 和 Michael Watts 在 IEEE Spectrum 上發(fā)表了一篇文章,上面寫道,他們設(shè)計的傳感器比現(xiàn)在市面上的 LIDAR 系統(tǒng)更小巧輕便、而且更便宜。它將會是機器人未來的眼睛。
“更小巧、更輕便、更便宜”
?這項新技術(shù)的關(guān)鍵是一門被稱為硅光子學(xué)的學(xué)科,在硅光子學(xué)中,工程師發(fā)明了可以用顯微鏡觀察到的導(dǎo)光和控光的小型電路。Poulton 和 Watts 把這個小型電路比作是微芯片,它能把用銅線和組件構(gòu)成的電子系統(tǒng)壓縮,用更小的晶體管構(gòu)成。
?
? 結(jié)果是,借助一個 6 毫米的芯片,LIDAR 傳感器只有 0.5 毫米,只要 10 美元就可以大規(guī)模地制造。這些芯片有一些缺點:能看到的視野比較狹窄,距離也比較短(目前,它們只能“看見”兩米內(nèi)的物體),但是參與研究的人員稱這些性能很快就可以得到改善。Poulton 和? Watts 寫道:“我們預(yù)計在一年以內(nèi)使視野范圍擴大到10米,我們相信過不了幾年,‘芯片上的 LIDAR’ 就可以成為可實現(xiàn)的商業(yè)解決方案?!?/p>
? 最終的結(jié)果可能是便宜的傳感器代替了機器視覺,而移動處理器代替了機器計算。即使機械化的 LIDAR系統(tǒng)保留了其應(yīng)用在遠距離感應(yīng)上的有效性,晶體管 LIDAR 芯片可以對一系列產(chǎn)品實現(xiàn)深度感應(yīng)。Poulton 和 Watts 建議將他們的芯片安裝到機器人的手指上,這樣一來,機器人就能感知它所抓到的東西。這項技術(shù)可能也會運用到人工智能玩具、3D 智能手機和無人機的二代產(chǎn)品研發(fā)中。