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

Reviewer: Reno Kanti Riananda

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

Di larut malam yang gelap gulita, mobil otonom menyusuri jalan sempit.

Suddenly, three hazards appear at the same time.

Tiba-tiba, tiga bahaya muncul pada saat yang bersamaan.

What happens next?

Apa yang akan terjadi?

Before it can navigate this onslaught of obstacles,

Sebelum menavigasi serangan bertubi-tubi ini,

the car has to detect them—

mobil otonom harus dapat memprediksinya—

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

mengumpulkan cukup informasi tentang ukuran, bentuk, dan posisi mereka,

so that its control algorithms can plot the safest course.

sehingga algoritma kontrolnya dapat memilih jalan yang paling aman.

With no human at the wheel,

Tanpa manusia yang mengemudi,

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

mobil membutuhkan mata pintar, sensor yang akan menyelesaikan semua ini—

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

tanpa peduli kondisi sekitar, cuaca, atau seberapa pun gelapnya—

all in a split-second.

dalam waktu kurang dari sedetik.

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

Hal itu sangat sulit, tetapi ada solusi yang menghubungkan dua hal:

a special kind of laser-based probe called LIDAR,

satelit khusus berbasis laser yang disebut LIDAR,

and a miniature version of the communications technology

dan versi miniatur dari teknologi komunikasi

that keeps the internet humming, called integrated photonics.

yang menjaga internet tetap berjalan, disebut fotonik yang terintegrasi.

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

Untuk memahami LIDAR, mari mulai dengan teknologi yang terkait— radar.

Dalam penerbangan,

In aviation,

radar antennas launch pulses of radio or microwaves at planes

antena radar menghasilkan pulsa radio atau gelombang mikro pada pesawat

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

untuk mengetahui lokasi

dengan menghitung waktu yang dibutuhkan sinar untuk kembali.

That’s a limited way of seeing, though,

Namun, itu sudut pandang yang terbatas,

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

karena sinar berukuran besar tidak dapat memvisualisasi detail kecil.

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

Sebaliknya, sistem LIDAR mobil otonom,

which stands for Light Detection and Ranging,

singkatan dari Light Detection and Ranging,

uses a narrow invisible infrared laser.

menggunakan laser inframerah tipis yang tidak terlihat.

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

Sinar ini dapat menampilkan fitur sekecil kancing pada baju pejalan kaki

across the street.

di seberang jalan.

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

Namun, bagaimana kita menentukan bentuk atau kedalaman fitur tersebut?

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

LIDAR menembakkan rentetan laser pendek untuk memberi resolusi kedalaman.

Take the moose on the country road.

Contohnya, seekor rusa di jalan desa.

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

Ketika mobil melaju, satu pulsa LIDAR mencerai-beraikan dasar tanduknya,

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

sementara yang berikutnya menuju ke ujung satu tanduk sebelum memantul kembali.

Measuring how much longer the second pulse takes to return

Mengukur berapa lama waktu yang dibutuhkan pulsa kedua untuk kembali

provides data about the antler’s shape.

memberikan data tentang bentuk tanduk.

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

Dengan banyak pulsa pendek, sistem LIDAR menampilkan profil rinci dengan cepat.

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

Cara termudah untuk membuat pulsa cahaya adalah menyalakan dan mematikan laser.

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

Namun, hal ini membuat laser tidak stabil dan mempengaruhi waktu tepat pulsa,

which limits depth resolution.

yang membatasi resolusi kedalaman.

Better to leave it on,

Lebih baik dibiarkan menyala,

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

dan gunakan cara lain untuk memblokir cahaya secara andal dan cepat.

That’s where integrated photonics come in.

Di sanalah peran fotonik yang terintegrasi.

The digital data of the internet

Data digital dari internet

is carried by precision-timed pulses of light,

dibawa oleh pulsa cahaya yang tepat waktu,

some as short as a hundred picoseconds.

sesingkat seratus piko detik.

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

Salah satu cara untuk membuat pulsa ini adalah dengan modulator Mach-Zehnder.

This device takes advantage of a particular wave property,

Perangkat ini memanfaatkan properti gelombang tertentu,

called interference.

yang disebut interferensi.

Imagine dropping pebbles into a pond:

Bayangkan menjatuhkan kerikil ke dalam kolam:

as the ripples spread and overlap, a pattern forms.

saat riak menyebar dan saling tumpang tindih, sebuah pola terbentuk.

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

Di beberapa tempat, puncak gelombang bertambah menjadi sangat besar;

in other places, they completely cancel out.

di tempat lain, mereka sepenuhnya hilang.

The Mach-Zehnder modulator does something similar.

Modulator Mach-Zehnder melakukan hal yang serupa.

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

Memisahkan gelombang cahaya di dua lengan paralel dan menggabungnya kembali.

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

Jika cahaya diperlambat dan ditunda pada satu lengan,

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

gelombang yang dihasilkan tidak sinkron dan hilang, menghalangi cahaya.

By toggling this delay in one arm,

Dengan mengubah penundaan dalam satu lengan,

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

modulator berlaku sebagai sakelar hidup/mati, memancarkan pulsa cahaya.

A light pulse lasting a hundred picoseconds

Sebuah pulsa cahaya yang berlangsung seratus piko detik

leads to a depth resolution of a few centimeters,

menghasilkan resolusi sedalam beberapa sentimeter,

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

tetapi mobil masa depan perlu melihat lebih baik dari itu.

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

Dengan menggabung modulator dan detektor cahaya super-sensitif yang bekerja cepat,

the resolution can be refined to a millimeter.

resolusi dapat disempurnakan menjadi satu milimeter.

That’s more than a hundred times better

Itu lebih dari seratus kali lebih baik

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

dari penglihatan 20/20, dari seberang jalan.

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

Mobil LIDAR generasi pertama mengandalkan perakitan yang kompleks

that scan from rooftops or hoods.

yang memindai dari atap atau kap mobil.

With integrated photonics,

Dengan fotonik yang terintegrasi,

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

modulator dan detektor menyusut menjadi kurang dari sepersepuluh milimeter,

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

dan dikemas dalam cip kecil yang nantinya muat dalam lampu mobil.

These chips will also include a clever variation on the modulator

Cip ini juga akan berisi variasi pintar pada modulator

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

untuk membantu menghilangkan bagian yang bergerak dan memindai dengan cepat.

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

Dengan sedikit memperlambat cahaya di lengan modulator,

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

alat tambahan ini akan bertindak seperti peredup daripada sakelar hidup/mati.

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

Jika sebuah susunan dengan banyak lengan, semua dengan penundaan terkontrol kecil,

is stacked in parallel, something novel can be designed:

ditumpuk secara paralel, sesuatu yang baru dapat dirancang:

a steerable laser beam.

sinar laser yang mudah dikendalikan.

From their new vantage,

Keuntungannya,

these smart eyes will probe and see more thoroughly

mata cerdas ini akan menyelidiki dan melihat lebih teliti

than anything nature could’ve imagined—

dari apa pun yang dapat dibayangkan alam—

and help navigate any number of obstacles.

dan membantu menavigasi semua hambatan.

All without anyone breaking a sweat—

Semua dilakukan dengan sangat mudah—

except for maybe one disoriented moose.

kecuali mungkin seekor rusa besar yang kebingungan.