對(duì)于要在物質(zhì)世界“生存”的機(jī)器人來(lái)說(shuō)，它們需要一雙像樣的眼睛。一般情況下，這個(gè)是藉助 LIDAR （激光探測(cè)與測(cè)量）來(lái)實(shí)現(xiàn)。LIDAR 是一項(xiàng)技術(shù)，原理是光經(jīng)過(guò)附近物體表面反射，在機(jī)器人周?chē)纬梢粋€(gè) 3D 效果的地圖。LIDAR 就像是基礎(chǔ)力學(xué)中的無(wú)線(xiàn)電探測(cè)器，但因?yàn)樗玫氖枪舛皇菬o(wú)線(xiàn)電波，因此形成的地圖會(huì)更精確，精確到當(dāng)它被應(yīng)用到飛機(jī)上時(shí)，可以辨識(shí)樹(shù)上的不同樹(shù)葉；當(dāng)它被安裝到自動(dòng)駕駛汽車(chē)上時(shí)，可追蹤騎士和行人的運(yùn)動(dòng)軌跡。
然而，LIDAR 系統(tǒng)既貴又笨重。高端機(jī)型差不多要數(shù)萬(wàn)美元，即使最小的新型系統(tǒng)也像冰球那么大。 LIDAR 感應(yīng)器通常被安裝在 Google 的自動(dòng)駕駛汽車(chē)車(chē)頂上。
這個(gè)感應(yīng)器之所以比較笨重的原因在于它是機(jī)械的，擁有活動(dòng)零件。陀螺儀的一部分不停地轉(zhuǎn)動(dòng)，因此激光可以 360 度掃射，但這也限制了 LIDAR 影像的更新。為什么這么說(shuō)呢？因?yàn)橹挥挟?dāng)光反射到傳感器上的時(shí)候，感應(yīng)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(yùn)動(dòng)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(diǎn)。
來(lái)自 MIT 和 DARPA 的研究人員或許找到了一個(gè)解決辦法，他們發(fā)明了一個(gè)新式 LIDAR，可以把光線(xiàn)反射設(shè)備縮小成比一粒米還小的一個(gè)芯片那樣。研究人員 Chirstopher Poulton 和 Michael Watts 在 IEEE Spectrum 上發(fā)布了一篇文章，上面寫(xiě)道，他們?cè)O(shè)計(jì)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(huì)是機(jī)器人未來(lái)的眼睛。
“更小巧、更輕便、更便宜”
這項(xiàng)新技術(shù)的關(guān)鍵是一門(mén)被稱(chēng)為矽光子學(xué)的學(xué)科，在矽光子學(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(gè)小型電路比做是微芯片，它能把用銅線(xiàn)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，藉助一個(gè) 6 mm 的芯片，LIDAR 感應(yīng)器器只有 0.5 mm，只要 10 美元就可以大規(guī)模地制造。這些芯片有一些缺點(diǎn)：能看到的視野比較狹窄，距離也比較短（目前，它們只能“看見(jiàn)”兩公尺內(nèi)的物體），但是參與研究的人員稱(chēng)這些性能很快就可以得到改善。Poulton 和 Watts 寫(xiě)道：“我們預(yù)計(jì)在一年以?xún)?nèi)使視野范圍擴(kuò)大到 10 公尺，我們相信過(guò)不了幾年，‘芯片上的 LIDAR’就可以成為可達(dá)成商業(yè)解決方案。”
最終的結(jié)果可能是便宜的感應(yīng)器代替了機(jī)器視覺(jué)，而移動(dòng)處理器代替了機(jī)器計(jì)算。即使機(jī)械化的 LIDAR 系統(tǒng)保留了其應(yīng)用在遠(yuǎn)距離感應(yīng)上的有效性，電晶體 LIDAR 芯片可以對(duì)一系列產(chǎn)品深度感應(yīng)。 Poulton 和 Watts 建議將他們的芯片安裝到機(jī)器人的手指上，這樣一來(lái)，機(jī)器人就能感知它所抓到的東西。這項(xiàng)技術(shù)可能也會(huì)運(yùn)用到人工智能玩具、3D 智能手機(jī)和無(wú)人機(jī)的二代產(chǎn)品研發(fā)中。
