«Глаз» робота: уникальный чип размером с зерно риса

Технологии создания роботов развиваются стремительными темпами, однако способность машин ориентироваться на местности остается одной из главных проблем робототехники на сегодняшний день. Инженеры Кристофер Полтон и Майкл Ваттс создали крошечный чип, который может стать «глазами» современных и будущих роботов.

Чтобы робот мог ориентироваться в окружающем мире, ему нужна достойная пара «глаз». Как правило, это работа ложится на плечи LIDAR — технологии, которая позволяет сканировать отраженный от ближайших поверхностей свет для создания трехмерной карты мира.

LIDAR работает по принципу радара, но вместо радиоволн улавливает волны света, что значительно повышает точность производимых наблюдений. Так, система в состоянии различать отдельные листья на дереве или отслеживать перемещение велосипедиста по проезжей части в реальном времени, что играет критическую роль при установке этого устройства на беспилотный автомобиль.

Тем не менее, у LIDAR есть два минуса — стоимость и габариты. Высококачественные модели стоят десятки тысяч долларов, и даже самые маленькие системы наблюдения размером с хоккейную шайбу, что довольно много для такого устройства. Вот так выглядит датчик LIDAR, установленный на крышу беспилотного автомобиля Google:

Фото

Такие размеры у устройств потому, что помимо электроники у них есть механические подвижные детали. Верхняя секция находится в постоянном вращении, и именно благодаря этому осуществляется сканирование на 360^о. Это также ограничивает частоту обновления изображения: датчик видит только то, на что направлен его объектив, хотя он и может делать выводы о траектории движения некоторых объектов на основе уже снятых кадров.

Исследователи из Массачуссетского технологического института (MIT) и DARPA изобрели решение этой проблемы. Новая версия LIDAR, спроектированная ими, представляет собой чип, который меньше, чем рисовое зерно. Инженеры утверждают, что их прототип «обещает быть на несколько порядков меньше, легче и дешевле, чем существующие на сегодняшний день системы». Предположительно, именно эти чипы могут использоваться в качестве зрительных элементов у роботов.

Ключ к новой технологии — это дисциплина, известная как «кремниевая фотоника», в рамках которой создаются микросхемы, способные направлять и изменять интенсивность света на микроскопическом уровне. Конечный результат представляет собой датчик размером 0,5х6 миллиметров, производство которого обойдется всего в $10. Конечно, у таких чипов есть ряд ограничений — узкое поле зрения, небольшая дальность обзора (в настоящее время они «видят» на расстоянии не больше двух метров), но ученые надеются, что в дальнейшем им удастся разработать систему, которая будет намного эффективнее при равных производственных затратах.

К слову, не только роботы будущего могут использовать эту технологию: в первую очередь она пригодится производителям смартфонов и разработчиком контента для мобильной сферы развлечений, которые смогут использовать возможности чипа в создании специальных игр и приложений на базе дополненной реальности.