I pro e i contro di lidar e telecamere nelle auto autonome

I veicoli autonomi sono sul punto di rivoluzionare il modo in cui il commercio fisico si muove intorno a noi. Già oggi, bot di consegna autonomi operano in aree urbane popolate, navigando sui marciapiedi e consegnando pacchi alle destinazioni.   Probabilmente, grandi camion semirimorchi senza conducente saranno presenti sulle strade nel prossimo decennio. Tuttavia, man mano che questi veicoli aumentano di dimensioni, peso e valore, i sistemi di precisione, sicurezza e guida che li pilotano diventeranno sempre più critici e complessi.   Attualmente sono utilizzati diversi metodi per i sistemi di guida dei veicoli autonomi; Lidar e telecamere sono le tecnologie più comunemente impiegate in questo ambito. Qui confronteremo la tecnologia Lidar con quella delle telecamere nelle applicazioni di guida autonoma e ne illustreremo il rivoluzionario utilizzo.

Lidar significa "rilevamento e misurazione della luce" ed è funzionalmente simile alla tecnologia radar. Il radar, che si basa sull'emissione, riflessione e ricezione di un'onda radio, utilizza frequenze elettromagnetiche che vanno da 30 cm a 3 mm.   Queste emissioni vengono riflesse da un mezzo e ricevute vicino al punto di emissione. Il tempo impiegato dalla luce per viaggiare indica la distanza dell'oggetto riflettente.   Fondamentalmente, l'unica differenza tra radar e Lidar è la frequenza di emissione delle onde elettromagnetiche utilizzate nel sistema. Tuttavia, questa differenza di frequenza influisce sulle capacità dei rispettivi intervalli di lunghezza d'onda. Ad esempio, il radar può rilevare solo oggetti più grandi di una palla da bowling (24 cm), ma può rilevare oggetti fino a 10.000 m di distanza.   D'altra parte, il Lidar può rilevare oggetti 10.000 volte più piccoli di una palla da bowling, ma può rilevare oggetti solo fino a 200 m di distanza.   I sistemi Lidar nei veicoli autonomi sono responsabili del rilevamento di oggetti sia grandi che piccoli, e frequentemente, gli oggetti più lontani di 200 metri non sono così immediatamente importanti. Questo rende il Lidar la scelta naturale di frequenze elettromagnetiche per le applicazioni di guida autonoma.

Le fotocamere utilizzate nelle auto autonome sono sensori di immagine specializzati che rilevano lo spettro della luce visibile riflessa dagli oggetti. Dato che il sole emette straordinarie quantità di luce UV e visibile, i sensori di immagine possono rilevare molte frequenze di luce visibile. Questo è simile a come gli occhi umani vedono la luce (cioè, la luce emessa dal sole viene riflessa dagli oggetti a varie frequenze — ciò che chiamiamo colori — ed è recepita dal sensore di immagine).   Lo spettro della luce visibile varia da 380 a 740 nm, rendendolo perfetto per rilevare oggetti più grandi di un capello tagliato in 23 pezzi. La maggior parte delle fotocamere e dei sensori di immagine non riesce a vedere oggetti così piccoli senza speciali lenti, ma la necessità di rilevare oggetti più piccoli di un essere umano è rara.   Per le fotocamere nelle applicazioni di guida autonoma, un riconoscimento accurato delle immagini può essere raggiunto con una risoluzione del sensore di immagine anche di soli 1,2 megapixel. Tuttavia, per riferimento, l'occhio umano è considerato equivalente a una fotocamera da 576 megapixel.

Il dibattito su Lidar vs. telecamere nei veicoli autonomi è ampiamente discusso. L'ironia di queste argomentazioni risiede nel fatto che queste tecnologie si basano sullo stesso principio di emissione elettromagnetica, riflessione e ricezione dei sensori che le completano.   Tuttavia, la differenza fondamentale tra la tecnologia Lidar e quella delle telecamere è che Lidar emette la luce che rileva, mentre le telecamere no. Questo conferisce a Lidar la capacità di calcolare distanze estremamente accurate verso numerosi oggetti rilevati contemporaneamente.   Di conseguenza, l'argomento potrebbe spostarsi dalla domanda: "Quale tecnologia è migliore?" alla domanda: "Quale tecnologia è più avanzata?" I moderni sensori di immagine CMOS sono stati inventati dal JPL della NASA nel 1993 e hanno rapidamente raggiunto fama come tecnologia di riferimento per le telecamere moderne. L'ingegnere David Hall ha creato Lidar nel 2005.   Considerando che le telecamere moderne sono state fortemente sviluppate e testate, la loro tecnologia è superiore? La risposta breve è che nessuno lo sa ancora con certezza. Entrambi i metodi tecnologici sono stati ampiamente utilizzati da varie aziende, dai startup AV nei garage ai maggiori produttori di automobili al mondo. Tuttavia, nessuna ha ancora raggiunto capacità di guida completamente autonoma.

Sia la tecnologia Lidar che quella delle telecamere sono straordinariamente potenti e presentano vantaggi distinti. Il Lidar può mappare intere città con una precisione al di sotto del millimetro, mentre i sensori d'immagine e la tecnologia delle telecamere sono più avanzati e ampiamente prodotti. Tesla, che si affida alle telecamere, afferma che i suoi veicoli saranno in grado di guidare completamente in autonomia entro il 2023.   Alla domanda su quale tecnologia preferisca, Elon Musk ha dichiarato: "Gli esseri umani guidano con gli occhi e reti neurali biologiche, quindi [ha senso che] telecamere e reti neurali su base siliconica siano [l'unico modo per] ottenere una soluzione generalizzata per la guida autonoma." Forse il fondatore di Tesla ha ragione, oppure il futuro del Lidar vedrà un'adozione più rapida. La prima tecnologia che riuscirà a supportare completamente la guida autonoma e a essere successivamente sviluppata su larga scala vincerà la corsa verso l'autonomia.