Um veículo autônomo, é conhecido como veículo robótico, ou seja, um veículo sem motorista. Nessa definição, se enquadra qualquer veículo terrestre com capacidade de transporte de pessoas ou bens sem a utilização de um condutor humano.
Antes de passar por qualquer barreira encontrada no caminho, o carro precisa identificar o tamanho, forma e posição deles para que seus algoritmos de controle possam traçar o rumo mais seguro. Ele precisa solucionar o problemas, ou seja achar uma alternativa para não causar acidente, em uma fração de segundo, independente do ambiente, do clima ou quanto esteja escuro.
Tá certo que essa é uma tarefa difícil, mas é possível ser solucionada com a ajuda de duas coisas: um tipo especial de sensor a laser chamado LIDAR, e uma versão em miniatura da tecnologia de comunicações que mantém a internet ativa, chamada fotônica integrada.
A técnica do LIDAR (sigla para o termo em inglês Light Detection And Ranging) é similar à do radar. O radar baseia-se na emissão de ondas de rádio e detecção das ondas que retornam de um objeto. Dependendo do comprimento e da intensidade das ondas refletidas – e recebidas por um sensor -, pode-se calcular a distância de um objeto, seu tamanho, velocidade, entre outras variáveis.
No LIDAR é feito um processo semelhante, mas com a emissão de pulsos de luz por um laser. Até então, essa técnica, criada há décadas, só era usada para mapear o ar da atmosfera, incluindo o monitoramento das mudanças climáticas, analisando a concentração de compostos gasosos e partículas.
Na aviação, as antenas de radar lançam pulsações de rádio ou microondas aos aviões para descobrir suas localizações, cronometrando quanto tempo os feixes de luz levam para retornar. Porém, esse é um modo limitado de verificação, pois a grande extensão do feixe não consegue visualizar detalhes precisos.
Em contraste, o sistema LIDAR usa um laser infravermelho estreito e invisível, que pode visualizar aspectos tão pequenos quanto o botão da camisa de um pedestre do outro lado da rua.
O LIDAR dispara uma sucessão de pulsações de laser extremamente curtas para dar resolução de profundidade. Enquanto o carro passa na estrada, uma pulsação LIDAR atinge a base dos obstáculos encontrados na via, enquanto a próxima pulsação pode chegar até a ponta final do objeto antes de voltar. A medição do tempo que a segunda pulsação leva para retornar fornece dados sobre a forma do objeto. Com muitas pulsações curtas, um sistema LIDAR renderiza rapidamente um perfil detalhado.
A maneira mais óbvia de criar uma pulsação de luz é ligar e desligar um laser. Porém isso deixa o laser instável e afeta o tempo preciso de suas pulsações, o que limita a resolução da profundidade. O melhor jeito é criar essas pulsações é com um modulador Mach-Zehnder. É aí que entram os fotônicos integrados.
O modulador Mach-Zehnder faz uso das ondas de interferência, ele divide ondas de luz ao longo de dois braços paralelos e, por fim, volta a reuni-las. Se a luz for retardada e atrasada em um braço, as ondas se recombinam fora de sincronia e desaparecem, bloqueando a luz. Ao controlar esse atraso em um braço, o modulador age como um interruptor liga/desliga, emitindo pulsações de luz. Uma pulsação de luz com duração de 100 picossegundos leva a uma resolução de profundidade de alguns centímetros, mas isso não é o bastante para um carro autônomo.
Porém, se juntar o modulador com um detector de luz supersensível e de ação rápida, a resolução pode ser aperfeiçoada para um milímetro. Isso é 100 vezes melhor do que a nosso visão.
A primeira geração de automóveis LIDAR conta com conjuntos giratórios complexos que escaneiam a partir do topo ou capota do carro. Mas com a fotônica integrada, moduladores e detectores estão sendo reduzidos a menos de um décimo de milímetro e acondicionados em minúsculos chips que, um dia, caberão dentro dos faróis de um carro. Esses chips também incluirão uma variação inteligente no modulador para ajudar a eliminar partes móveis e digitalizar em velocidades rápidas.
Ao desacelerar apenas um pouco a luz em um braço do modulador, esse dispositivo adicional atuará mais como regulador de intensidade do que como interruptor liga/desliga. Se um conjunto de muitos desses braços, cada um com um pequeno atraso controlado, for montado em paralelo, algo novo pode ser projetado: um feixe de laser direcionável.
A partir daí, os carros autônomos inteligentes vão poder analisar e enxergar mais profundamente do que qualquer coisa existente nesse mundo, e assim irá conseguir atravessar quaisquer obstáculos encontrado no trajeto, sem que ninguém se esforce.
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