Πριν από πέντε χρόνια, ο σύζυγός μου και εγώ περάσαμε το καλοκαίρι στη Σκωτία. Όταν δεν δουλεύαμε, θα οδηγούσαμε στα Highlands για πεζοπορία και εκδρομές στα αξιοθέατα. Το πράγμα που θυμάμαι περισσότερο είναι η ομίχλη. Κινηματογραφικά, που περιβάλλουν λευκά σύννεφα, έρχονται φαινομενικά από το πουθενά, καθιστώντας τους λόφους που έχουν περάσει από ογκόλιθους και τις πελώριες κοιλάδες να εξαφανίζονται τελείως. Ω, και ανέφερα ότι πολλοί από τους δρόμους ήταν μονόδρομοι; Αν είχαμε τραβήξει, θα μπορούσαμε να έχουμε κολλήσει για ώρες. Έτσι αντ 'αυτού θα έπρεπε να κοιμηθούμε, στραγγίζοντας για την κίτρινη λάμψη των προβολέων που έμπαιναν μέσα από την ομίχλη.
Αν είχαμε μόνο ένα νέο σύστημα απεικόνισης που αναπτύχθηκε από ερευνητές στο MIT, σχεδιασμένο να βλέπει μέσω της ομίχλης και να προειδοποιεί τους οδηγούς για τα εμπόδια.
"Θέλουμε να δούμε μέσα από την ομίχλη σαν να μην υπήρχε η ομίχλη", λέει ο Guy Satat, υποψήφιος διδάκτορας στο MIT Media Lab, ο οποίος ηγήθηκε της έρευνας.
Το σύστημα χρησιμοποιεί εξαιρετικά γρήγορες μετρήσεις και έναν αλγόριθμο για την υπολογιστική αφαίρεση της ομίχλης και τη δημιουργία χάρτη βάθους των αντικειμένων που βρίσκονται κοντά. Χρησιμοποιεί μια κάμερα SPAD (μία φωτόνιο χιονοστιβάδας) που βγάζει παλμούς φωτός λέιζερ και μετράει πόσο καιρό χρειάζεται για να επιστρέψουν οι αντανακλάσεις. Σε σαφείς συνθήκες, αυτή η μέτρηση χρόνου θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί για να μετρήσει την απόσταση αντικειμένων. Αλλά η ομίχλη προκαλεί διάχυση του φωτός, κάνοντας αυτές τις μετρήσεις αναξιόπιστες. Έτσι, η ομάδα ανέπτυξε ένα μοντέλο για τη μέτρηση του πώς, ακριβώς, τα σταγονίδια ομίχλης επηρεάζουν το χρόνο επιστροφής του φωτός. Στη συνέχεια, το σύστημα μπορεί να εξαλείψει τη διασπορά και να δημιουργήσει μια σαφή εικόνα του τι είναι πραγματικά μπροστά.
Για να δοκιμάσουν το σύστημα, η ομάδα έπρεπε να δημιουργήσει ψεύτικη ομίχλη. Αυτό ήταν πιο εύκολο να το πει αυτό. Δοκίμασαν το είδος της μηχανής ομίχλης που μπορείτε να νοικιάσετε για πάρτι, αλλά το αποτέλεσμα ήταν "πολύ πολύ έντονο" για τους σκοπούς τους, λέει ο Σατάτ. Τελικά χρησιμοποίησαν μια δεξαμενή νερού με εσωτερικό μοτέρ υγραντήρα για να δημιουργήσουν θάλαμο ομίχλης. Βάζουν μικρά αντικείμενα, όπως μπλοκ και κάρτες επιστολών, για να δουν πόσο μακριά και καλά το σύστημα θα μπορούσε να δει. Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι το σύστημα λειτουργεί πολύ καλύτερα από το ανθρώπινο όραμα, σε συνθήκες πολύ πιο αθόρυβα από ό, τι τα αυτοκίνητα συναντούν στους δρόμους.
Ο Σάατ και οι συνεργάτες του θα παρουσιάσουν ένα έγγραφο σχετικά με το σύστημά τους στη Διεθνή Διάσκεψη για την Υπολογιστική Φωτογραφία στο Πανεπιστήμιο Carnegie Mellon τον Μάιο.
Ο Satat λέει ότι είναι πιθανό το σύστημα να λειτουργήσει σε άλλες συνθήκες, όπως βροχή και χιόνι, αλλά δεν έχουν δοκιμάσει ακόμα. Σήμερα εξετάζουν το ενδεχόμενο να καταστήσουν το σύστημα πιο φωτόνιο αποτελεσματικό, το οποίο θα μπορούσε να του επιτρέψει να δει μέσα από πυκνότερη ομίχλη σε μακρύτερες αποστάσεις. Ελπίζουν ότι το σύστημα θα έχει μια μέρα πολλές εφαρμογές πραγματικού κόσμου.
"Η αμέσως προφανής εφαρμογή είναι αυτο-οδήγηση αυτοκινήτων, απλώς και μόνο επειδή αυτή η βιομηχανία χρησιμοποιεί ήδη παρόμοιο υλικό", λέει ο Satat.
Τα περισσότερα συστήματα αυτοκινήτων χωρίς οδηγό (αν και όχι τα Tesla's) χρησιμοποιούν συστήματα LIDAR (συστήματα ανίχνευσης και εύρεσης φωτός), τα οποία πυροβολούν παλμούς υπέρυθρου φωτός και μετρούν το χρόνο που χρειάζεται για να επανέλθουμε. Αυτό είναι παρόμοιο με το πρώτο μέρος του συστήματος της ομάδας MIT, χωρίς το επιπλέον βήμα της αφαίρεσης φωτονίων ομίχλης από τη σκηνή. Τα συστήματα LIDAR είναι επί του παρόντος αρκετά ακριβά, αλλά αναμένεται να μειωθούν στην τιμή κατά την ανάπτυξή τους. Ο Σάατ και η ομάδα του ελπίζουν να "αναποδογυρίζουν" την ανάπτυξη της LIDAR σε μια μέρα προσθέτοντας το χαρακτηριστικό γνώρισμα ομίχλης στα αυτοκίνητα.
Το σύστημα θα μπορούσε επίσης, προφανώς, να είναι χρήσιμο στα κανονικά αυτοκίνητα, καθώς ο άνθρωπος δεν μπορεί να δει ούτε μέσω της ομίχλης. Ο Satat φαντάζεται ένα σύστημα "αυξημένης οδήγησης" που θα μπορούσε να αφαιρέσει την ομίχλη από την όρασή σας.
"Θα βλέπατε το δρόμο μπροστά σας σαν να μην υπήρχε ομίχλη", εξηγεί, "ή το αυτοκίνητο θα δημιουργήσει προειδοποιητικά μηνύματα ότι υπάρχει ένα αντικείμενο μπροστά σας".
Το σύστημα ήταν σε θέση να επιλύσει εικόνες αντικειμένων και να μετρήσει το βάθος τους σε απόσταση 57 εκατοστών. (Melanie Gonick / MIT) Το σύστημα θα μπορούσε επίσης να είναι χρήσιμο για τα αεροπλάνα και τα τρένα, τα οποία συχνά παρεμποδίζονται από την ομίχλη. Θα μπορούσε επίσης να χρησιμοποιηθεί για να δει μέσω του θολού νερού.
Ο Oliver Carsten, καθηγητής στο Ινστιτούτο Μελετών Μεταφορών του Πανεπιστημίου του Leeds, λέει ότι μπορεί να φανταστεί την τεχνολογία MIT που επεκτείνει τις δυνατότητες των σημερινών συστημάτων αυτόματης πέδησης έκτακτης ανάγκης (AEB), τα οποία χρησιμοποιούν αισθητήρες για να ανιχνεύσουν εμπόδια μπροστά και να προκαλέσουν το φρενάρισμα του αυτοκινήτου . Το σύστημα θα μπορούσε να καταστήσει την ΑΕΒ πιο αποτελεσματική σε κακές καιρικές συνθήκες.
Όμως, λέει ο Carsten, η ομάδα "θα πρέπει να αποδείξει την αξιοπιστία της σε διάφορες περιβαλλοντικές συνθήκες, όχι μόνο στο εργαστήριο, αλλά και στον πραγματικό κόσμο".
Ο Satat και η ομάδα του είναι μέλος του Ομίλου Πολιτιστικής Φωτογραφίας στο Media Lab, με επικεφαλής τον Ramesh Raskar, ειδικός στην υπολογιστική φωτογραφία. Η ομάδα εργάζεται για παρόμοια προβλήματα απεικόνισης εδώ και χρόνια. Πρόσφατα, ανέπτυξαν ένα σύστημα που χρησιμοποιεί λέιζερ και κάμερες για να βλέπουν αντικείμενα γύρω από τις γωνίες. Δημιούργησαν επίσης ένα σύστημα που χρησιμοποιεί ακτινοβολία terahertz για να διαβάσει τις πρώτες εννέα σελίδες ενός κλειστού βιβλίου. Η τεχνολογία έχει δυνατότητες για μουσεία και εμπειρογνώμονες αντίκες βιβλίων, οι οποίοι μπορεί να έχουν βιβλία ή άλλα έγγραφα πολύ ευαίσθητα για να αγγίξουν.
