0:00

5:24

How do self-driving cars “see”? - Sajan Saini

TED-Ed·5:24·Technology·B2

Chương · 5

Chương 1·The Autonomous Vehicle Perception Challenge

Hiển thị

Tiếng ViệtAuto-scroll

0:00

Music

[Âm nhạc]

0:00

It's late, pitch dark, and a self-driving car winds down a narrow country road.

Trời đã khuya, tối đen như mực, và một chiếc xe tự hành đang uốn lượn men theo con đường làng hẹp.

0:08

Suddenly, three hazards appear at the same time; what happens next?

Bất ngờ có ba mối nguy hiểm xuất hiện cùng lúc; điều gì sẽ xảy ra tiếp theo?

0:14

Before it can navigate this onslaught of obstacles, the car has to detect them, gleaning enough information about their size, shape, and position so that its control algorithms can plot the safest course.

Trước khi có thể vượt qua hàng loạt chướng ngại vật dồn dập này, xe phải phát hiện ra chúng, thu thập đầy đủ thông tin về kích thước, hình dạng và vị trí để các thuật toán điều khiển vạch ra lộ trình an toàn nhất.

0:32

With no human at the wheel, the car needs...

Khi không có con người ngồi sau tay lái, chiếc xe cần...

0:37

...smart eyes: sensors that will resolve these details no matter the environment, weather, or how dark it is, all in a split second.

...những đôi mắt thông minh: các cảm biến có thể phân giải chi tiết này bất kể môi trường, thời tiết hay trời tối đến mức nào, tất cả chỉ trong một cái chớp mắt.

0:46

That's a tall order, but there's a solution that partners two things: a special kind of laser-based probe called lidar, and a miniature version of the communications technology that keeps the Internet humming called integrated photonics, to...

Đó là một nhiệm vụ đầy thách thức, nhưng có một giải pháp kết hợp hai yếu tố: một loại đầu dò laser đặc biệt gọi là lidar, và một phiên bản thu nhỏ của công nghệ truyền thông duy trì hoạt động của mạng Internet có tên gọi là quang tử tích hợp, nhằm...

1:01

...understand lidar, it helps to start with the related technology, radar.

...hiểu về lidar, việc bắt đầu với công nghệ liên quan là radar sẽ rất hữu ích.

1:05

In aviation, radar antennas launch pulses of radio or microwaves at planes to learn their locations by timing how long the beams take to bounce back.

Trong ngành hàng không, ăng-ten radar phát ra các xung sóng vô tuyến hoặc vi ba về phía máy bay để xác định vị trí bằng cách đo thời gian chùm tia phản xạ trở lại.

1:16

That's a limited way of seeing, though, because the large beam size can't visualize fine details.

Tuy nhiên, đó là một cách quan sát còn nhiều hạn chế vì kích thước chùm sóng lớn không thể hiển thị các chi tiết tinh xảo.

1:23

In contrast, a self-driving car's lidar system, which stands for light detection...

Ngược lại, hệ thống lidar của xe tự lái, viết tắt của phát hiện ánh sáng...

1:28

...and ranging, uses a narrow invisible infrared laser.

...và đo cự ly, sử dụng chùm laser hồng ngoại hẹp vô hình.

1:31

It can image features as small as the button on a pedestrian's shirt across the street.

Nó có thể chụp ảnh các chi tiết nhỏ như chiếc cúc áo của một người đi bộ ở bên kia đường.

1:37

But how do we determine the shape or depth of these features?

Nhưng làm thế nào để chúng ta xác định hình dạng hoặc chiều sâu của những đặc điểm này?

1:42

Lidar fires a train of super-short laser pulses to give depth resolution.

Lidar phát ra một chuỗi xung laser siêu ngắn để mang lại độ phân giải chiều sâu.

1:46

Take the moose on the country road as the car drives by: one lidar pulse scatters off the base of its...

Hãy lấy con nai sừng tấm trên đường quê làm ví dụ khi xe chạy qua: một xung lidar tán xạ từ gốc...

1:55

...antlers, while the next may travel to the tip of one antler before bouncing back.

...gạc của nó, trong khi xung tiếp theo có thể chạm đến chóp gạc trước khi dội lại.

2:00

Measuring how much longer the second pulse takes to return provides data about the antlers' shape.

Việc đo xem xung thứ hai mất thêm bao nhiêu thời gian để quay lại sẽ cung cấp dữ liệu về hình dạng chiếc gạc.

2:06

With a lot of short pulses, a lidar system quickly renders a detailed profile.

Với rất nhiều xung ngắn, hệ thống lidar nhanh chóng dựng nên một hồ sơ chi tiết.

2:11

The most obvious way to create a pulse of light is to switch a laser on and off, but this makes a laser unstable and affects...

Cách hiển nhiên nhất để tạo ra xung ánh sáng là bật tắt laser liên tục, nhưng điều này khiến laser không ổn định và ảnh hưởng đến...

2:21

...the precise timing of its pulses, which limits depth resolution.

...tính chuẩn xác về thời gian của các xung, điều này làm hạn chế độ phân giải chiều sâu.

2:25

Better to leave it on and use something else to periodically block the light reliably and rapidly.

Tốt hơn là cứ để laser bật liên tục và dùng một bộ phận khác để định kỳ chặn ánh sáng một cách ổn định và mau chóng.

2:32

That's where integrated photonics come in.

Đó chính là lúc quang tử tích hợp phát huy tác dụng.

2:35

The digital data of the Internet is carried by precision-timed pulses of light, some as short as a hundred picoseconds.

Dữ liệu kỹ thuật số của Internet được truyền tải bằng các xung ánh sáng được căn chỉnh thời gian chuẩn xác, một số xung chỉ ngắn khoảng một trăm pico giây.

2:43

One way to create these pulses is with a Mach-Zehnder...

Một cách để tạo ra các xung này là sử dụng bộ điều biến Mach-Zehnder...

2:48

...modulator.

...điều biến.

2:48

This device takes advantage of a particular wave property called interference.

Thiết bị này tận dụng một đặc tính sóng đặc thù gọi là sự giao thoa.

2:53

Imagine dropping pebbles into a pond: as the ripples spread and overlap, a pattern forms; in some places wave peaks add up to become very large, in other places they completely cancel out.

Hãy tưởng tượng thả những viên sỏi xuống ao: khi các gợn sóng lan tỏa và chồng lên nhau, một hình mẫu sẽ xuất hiện; ở một số nơi, đỉnh sóng cộng gộp lại thành rất lớn, còn ở những nơi khác, chúng hoàn toàn triệt tiêu lẫn nhau.

3:07

The Mach-Zehnder modulator does something similar: it splits waves of light along two parallel arms and...

Bộ điều biến Mach-Zehnder cũng hoạt động tương tự: nó tách các sóng ánh sáng dọc theo hai nhánh song song và...

3:15

...eventually rejoins them.

...cuối cùng hợp nhất chúng lại.

3:16

If the light is slowed down and delayed in one arm, the waves recombine out of sync and cancel, blocking the light.

Nếu ánh sáng bị làm chậm và trễ lại ở một nhánh, các sóng sẽ kết hợp lại lệch pha và triệt tiêu lẫn nhau, ngăn chặn ánh sáng đi qua.

3:25

By toggling this delay in one arm, the modulator acts like an on-off switch, emitting pulses of light.

Bằng cách bật tắt độ trễ này ở một nhánh, bộ điều biến hoạt động như một công tắc bật-tắt, phát ra các xung ánh sáng.

3:32

A light pulse lasting a hundred picoseconds leads to a depth resolution of a few centimeters, but tomorrow's cars will need to see better than that, by...

Một xung ánh sáng kéo dài một trăm pico giây mang lại độ phân giải chiều sâu vài centimet, nhưng những chiếc xe tương lai sẽ cần nhìn rõ hơn thế, bằng cách...

3:43

...pairing the modulator with a super-sensitive, fast-acting light detector, the resolution can be refined to a millimeter.

...kết hợp bộ điều biến với đầu dò ánh sáng siêu nhạy và phản ứng nhanh, độ phân giải có thể được tinh chỉnh xuống tới một milimet.

3:50

That's more than a hundred times better than what we can make out with 20/20 vision from across the street.

Độ phân giải đó tốt hơn gấp hàng trăm lần so với những gì mắt có thị lực 20/20 có thể nhìn thấy từ bên kia đường.

3:58

The first generation of automobile lidar has relied on complex spinning assemblies that scan from rooftops or hoods.

Thế hệ lidar ô tô đầu tiên phụ thuộc vào các cụm xoay phức tạp quét từ nóc xe hoặc nắp ca-pô.

4:06

With integrated photonics, modulators and detectors are...

Nhờ quang tử tích hợp, các bộ điều biến và đầu dò đang...

4:09

...being shrunk to less than a tenth of a millimeter and packed into tiny chips that a one-day fit inside a car's lights.

...đang được thu nhỏ xuống dưới một phần mười milimet và đóng gói thành các vi mạch tí hon mà một ngày nào đó sẽ nằm vừa vặn bên trong cụm đèn ô tô.

4:17

These chips will also include a clever variation on the modulator to help do away with moving parts and scan at rapid speeds.

Những con chip này cũng sẽ bao gồm một biến thể thông minh của bộ điều biến để giúp loại bỏ hoàn toàn các bộ phận chuyển động và quét ở tốc độ nhanh.

4:26

By slowing the light in a modulator arm only a tiny bit, this additional device we'll act more like a dimmer than an on/off switch.

Bằng cách làm chậm ánh sáng trong một nhánh điều biến chỉ một lượng rất nhỏ, thiết bị bổ sung này sẽ hoạt động giống như một bộ chiết áp điều chỉnh hơn là một công tắc bật tắt.

4:35

If an array of many such...

Nếu một mảng gồm nhiều nhánh như vậy...

4:38

...arms, each with a tiny controlled delay, is stacked in parallel, something novel can be designed: a steerable laser beam.

...được xếp song song với độ trễ được kiểm soát cực nhỏ ở mỗi nhánh, một thứ hoàn toàn mới có thể được thiết kế: một chùm tia laser có thể điều hướng.

4:46

From their new vantage, these smart eyes will probe and see more thoroughly than anything nature could have imagined, and help navigate any number of obstacles, all without anyone breaking a sweat — except for maybe one disoriented moose.

Từ vị trí quan sát mới này, những đôi mắt thông minh sẽ thăm dò và quan sát kỹ lưỡng hơn bất kỳ điều gì tự nhiên từng tưởng tượng, giúp vượt qua vô số chướng ngại vật mà không ai phải toát mồ hôi hột — ngoại trừ có thể là một chú nai sừng tấm đang ngơ ngác mất phương hướng.

5:03

What happens when self-driving cars...

Điều gì xảy ra khi xe tự lái...

5:06

...encounter an unavoidable accident?

...gặp phải một vụ tai nạn không thể tránh khỏi?

5:07

How does the car choose who to protect?

Chiếc xe lựa chọn bảo vệ ai như thế nào?

5:11

Explore the ethical dilemma of self-driving cars with this thought experiment.

Hãy cùng khám phá tình huống tiến thoái lưỡng nan về mặt đạo đức của xe tự hành qua thí nghiệm tưởng tượng này.

5:16

Music

[Âm nhạc]

Transcript

Hiển thị

The Autonomous Vehicle Perception Challenge

Navigating unpredictable nighttime road hazards requires autonomous vehicles to rapidly gather accurate dimensional and spatial data without human intervention. Standard driving conditions demand high-resolution sensory hardware that functions flawlessly in poor visibility and extreme weather. A fusion of laser-based lidar and integrated photonics provides the rapid perception necessary for safe collision avoidance.

Việc xử lý các mối nguy hiểm bất ngờ trên đường vào ban đêm đòi hỏi xe tự hành phải nhanh chóng thu thập dữ liệu không gian và kích thước chuẩn xác mà không cần con người can thiệp. Điều kiện lái xe thực tế đòi hỏi phần cứng cảm biến độ phân giải cao hoạt động hoàn hảo trong thời tiết khắc nghiệt và tầm nhìn kém. Sự kết hợp giữa lidar laser và quang tử tích hợp cung cấp khả năng nhận biết siêu tốc cần thiết để phòng tránh va chạm an toàn.

Music

[Âm nhạc]

It's late, pitch dark, and a self-driving car winds down a narrow country road.

Trời đã khuya, tối đen như mực, và một chiếc xe tự hành đang uốn lượn men theo con đường làng hẹp.

Suddenly, three hazards appear at the same time; what happens next?

Bất ngờ có ba mối nguy hiểm xuất hiện cùng lúc; điều gì sẽ xảy ra tiếp theo?

With no human at the wheel, the car needs...

Khi không có con người ngồi sau tay lái, chiếc xe cần...

...smart eyes: sensors that will resolve these details no matter the environment, weather, or how dark it is, all in a split second.

1 / 5