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

Traductor: Sonia Escudero Sánchez Revisor: Sebastian Betti

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

Es tarde, está oscuro y un auto autónomo serpentea por la carretera.

Suddenly, three hazards appear at the same time.

De repente, tres amenazas aparecen al mismo tiempo.

What happens next?

¿Qué ocurre después?

Before it can navigate this onslaught of obstacles,

Antes de recorrer esta serie de obstáculos,

the car has to detect them—

el coche debe detectarlos...

gleaning enough information about their size, shape, and position,

recopilando suficiente información sobre su tamaño, forma y posición,

so that its control algorithms can plot the safest course.

para que sus algoritmos de control puedan trazar el rumbo más seguro.

With no human at the wheel,

Sin un humano al volante,

the car needs smart eyes, sensors that’ll resolve these details—

el auto necesita ojos inteligentes, sensores que resolverán esos detalles,

no matter the environment, weather, or how dark it is—

sin importar el entorno, clima, o lo oscuro que esté,

all in a split-second.

todo en una fracción de segundo.

That’s a tall order, but there’s a solution that partners two things:

Es una tarea difícil, pero hay una solución que asocia dos cosas:

a special kind of laser-based probe called LIDAR,

un tipo de láser de sonda llamado LiDAR,

and a miniature version of the communications technology

y una versión en miniatura de tecnología de comunicación

that keeps the internet humming, called integrated photonics.

que mantiene internet funcionando llamado sistemas fotónicos integrados.

To understand LIDAR, it helps to start with a related technology— radar.

Para entender el LiDAR, es útil empezar por una tecnología relacionada: el radar.

In aviation,

En la aviación,

radar antennas launch pulses of radio or microwaves at planes

las antenas de radar envían pulsaciones de radio o microondas a los aviones

to learn their locations by timing how long the beams take to bounce back.

para conocer sus ubicaciones, cronometrando el tiempo de recuperación.

That’s a limited way of seeing, though,

Sin embargo, es una forma limitada de ver,

because the large beam-size can’t visualize fine details.

porque el gran tamaño del haz no puede visualizar detalles.

In contrast, a self-driving car’s LIDAR system,

En contraste, el sistema LiDAR del auto autónomo,

which stands for Light Detection and Ranging,

que significa "Detención de Luz y Rango",

uses a narrow invisible infrared laser.

usa un delgado láser infrarrojo invisible.

It can image features as small as the button on a pedestrian’s shirt

Puede captar imágenes tan pequeñas como el botón de la camisa de un peatón

across the street.

al otro lado de la calle.

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

¿Pero cómo determinamos la forma o profundidad de estas características?

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

LiDAR dispara una serie de pulsos láser para dar una resolución profunda.

Take the moose on the country road.

Piense en el alce en la carretera rural.

As the car drives by, one LIDAR pulse scatters off the base of its antlers,

Mientras el auto pasa, un pulso LiDAR se propaga a la base de las astas,

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

mientras el siguiente puede viajar hasta la punta del asta antes de rebotar.

Measuring how much longer the second pulse takes to return

Midiendo cuánto tiempo más tarda el segundo pulso en volver

provides data about the antler’s shape.

proporciona información sobre la forma del asta.

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

Con gran cantidad de pulsos cortos, el LiDAR renderiza rápido un perfil detallado

The most obvious way to create a pulse of light is to switch a laser on and off.

La forma más obvia de crear un pulso de luz es encender y apagar un láser.

But this makes a laser unstable and affects the precise timing of its pulses,

Pero esto hace al láser inestable y afecta a la sincronización precisa de sus pulsos,

which limits depth resolution.

lo que limita la resolución de profundidad.

Better to leave it on,

Mejor dejarlo encendido,

and use something else to periodically block the light reliably and rapidly.

y usar otra cosa para bloquear la luz de forma confiable y rápida.

That’s where integrated photonics come in.

Ahí está la fotónica integrada.

The digital data of the internet

La información digital de internet

is carried by precision-timed pulses of light,

son transportados por pulsos de luz de tiempo de precisión,

some as short as a hundred picoseconds.

algunos tan cortos como 100 picosegundos.

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

Una forma de crear estos pulsos es con un modulador March-Zehnder.

This device takes advantage of a particular wave property,

Este dispositivo aprovecha una propiedad de onda particular,

called interference.

llamada inferencia.

Imagine dropping pebbles into a pond:

Imagina que caen piedras en un estanque:

as the ripples spread and overlap, a pattern forms.

a medida que las ondas se extienden y superponen, se forma un patrón.

In some places, wave peaks add up to become very large;

En algunos lugares, los picos de onda se vuelven más grandes;

in other places, they completely cancel out.

en otros lugares, se cancelan completamente.

The Mach-Zehnder modulator does something similar.

El modulador March-Zehnder hace algo similar.

It splits waves of light along two parallel arms and eventually rejoins them.

Divide las ondas de luz en dos brazos paralelos y eventualmente los junta.

If the light is slowed down and delayed in one arm,

Si la luz disminuye y se retrasa en uno de los brazos,

the waves recombine out of sync and cancel, blocking the light.

las ondas se recombinan fuera de sincronía y se cancelan, bloqueando la luz

By toggling this delay in one arm,

Alternando este retraso en un brazo,

the modulator acts like an on/off switch, emitting pulses of light.

el modulador actúa como un interruptor de encendido/apagado emitiendo pulsos de luz.

A light pulse lasting a hundred picoseconds

Un pulso de luz que dure 100 picosegundos

leads to a depth resolution of a few centimeters,

conduce a una resolución de profundidad de un par de centímetros,

but tomorrow’s cars will need to see better than that.

pero los autos del mañana necesitarán ver mejor que eso.

By pairing the modulator with a super- sensitive, fast-acting light detector,

Al vincular el modulador con un detector de luz supersensible de acción rápida,

the resolution can be refined to a millimeter.

la resolución se puede pulir al milímetro.

That’s more than a hundred times better

Eso es más de cien veces mejor

than what we can make out with 20/20 vision, from across a street.

de lo que podemos ver con una visión 20/20, desde el otro lado de la calle

The first generation of automobile LIDAR has relied on complex spinning assemblies

La primera generación de autos LiDAR se ha basado en ensamblajes giratorios

that scan from rooftops or hoods.

que escanean desde tejados a capuchas.

With integrated photonics,

Con fotónica integrada,

modulators and detectors are being shrunk to less than a tenth of a millimeter,

los moduladores y detectores se reducen a menos de una décima de milímetro

and packed into tiny chips that’ll one day fit inside a car’s lights.

y se empaquetan en pequeños chips que un día cabrán en las luces del auto.

These chips will also include a clever variation on the modulator

Estos chips también incluirán una variación inteligente en el modulador

to help do away with moving parts and scan at rapid speeds.

para ayudar a eliminar las partes móviles y escanear a altas velocidades.

By slowing the light in a modulator arm only a tiny bit,

Al reducir la luz del brazo modulador solo un poco,

this additional device will act more like a dimmer than an on/off switch.

este dispositivo adicional actuará más como atenuador del interruptor on/off.

If an array of many such arms, each with a tiny controlled delay,

Si una serie de brazos, cada uno con un pequeño retraso controlado,

is stacked in parallel, something novel can be designed:

se apila en paralelo, se puede diseñar algo novedoso:

a steerable laser beam.

un rayo láser orientable.

From their new vantage,

Desde su nueva posición,

these smart eyes will probe and see more thoroughly

estos ojos inteligentes sondearán y verán más a fondo

than anything nature could’ve imagined—

de lo que la naturaleza podría haber imaginado,

and help navigate any number of obstacles.

y ayudan a sortear cualquier cantidad de obstáculos.

All without anyone breaking a sweat—

Todo sin que nadie empiece a sudar,

except for maybe one disoriented moose.

excepto, tal vez, un alce desorientado.