تعتمد أنظمة الرؤية الحالية للروبوتات والطائرات المسيرة على مستشعرات ثلاثية الأبعاد، ورغم كفاءتها العالية، فهي لا تستطيع دائمًا مواكبة الحركة السريعة وغير المتوقعة في العالم الحقيقي. غالبًا ما تواجه هذه الأنظمة صعوبة في قياس السرعة بشكل فوري، أو تكون ضخمة ومكلفة للغاية للاستخدام اليومي.
والآن، قال علماء في ورقة بحثية نُشرت في مجلة "نيتشر"، إنهم طوروا مستشعر تصوير رباعي الأبعاد على شريحة إلكترونية، يُنشئ خرائط ثلاثية الأبعاد للبيئة المحيطة، ويتتبع في الوقت نفسه سرعة الأجسام المتحركة.
قام الباحثون ببناء مصفوفة مستوى بؤري، وهي شبكة مادية مكونة من 61,952 بكسل ثابتة محفورة على شريحة سيليكون واحدة. وكل بكسل هو مستشعر صغير يصدر ضوء ليزر باتجاه المشهد ويكتشف الإشارة المنعكسة، بحسب تقرير لموقع "Tech Xplore"، اطلعت عليه "العربية Business".
ولرؤية البيئة المحيطة، يتم تغذية الشريحة بضوء ليزر من مصدر خارجي. يمر هذا الضوء عبر شبكة من المفاتيح البصرية التي توجهه بالتتابع إلى مجموعات من البكسلات. ثم يستخدم كل بكسل تقنية تُعرف باسم "FMCW LiDAR" لقياس الإشارة العائدة، والتي تُعالج لاحقًا لتحديد المسافة والسرعة.
وفي العديد من أنظمة "LiDAR"، تقوم مجموعة من البكسلات بإرسال الضوء وأخرى باستقباله، أما هنا، فكل البكسلات تقوم بالإرسال والاستقبال، مما يجعل النظام أكثر صغرًا وكفاءة.
بالإضافة إلى ذلك، تستخدم الشريحة شعاع ليزر مستمر بدلًا من نبضات قصيرة من الضوء، كما تعمل المستشعرات التقليدية. وتكمن ميزة هذا الأسلوب في أنه يسمح للمستشعر بالكشف عن تغييرات دقيقة في تردد موجات الضوء، مما يمكن الشريحة من حساب مسافة وسرعة الجسم في آن واحد.
اختبر الفريق المستشعر على شريحة في بيئات مختلفة لمعرفة كيفية تعامله مع المسافات والحركات المختلفة.
قام النظام بمسح المشاهد ثم أعاد بناءها في خرائط رقمية ثلاثية الأبعاد مكونة من آلاف نقاط البيانات. وقد نجح النظام في رسم خرائط لغرف داخلية على مسافة تتراوح بين 6 و11 مترًا.
لاختبار مدى دقة الشريحة، وجه العلماء الشريحة نحو مبنى يبعد 65 مترًا، وكانت قوية بما يكفي لالتقاط تفاصيل مثل النوافذ والشرفات. كما اختبروا ابتكارهم على قرص دوار، وتمكن المستشعر من قياس سرعته على الفور.
ولا يزال أمام الفريق عمل لتطوير الشريحة، كزيادة دقتها وتوسيع مداها. وبمجرد خروجها من المختبر، ستتجاوز فوائدها مجرد مساعدة الروبوتات والطائرات المسيرة، إذ يُمكن لهذه التقنية أيضًا تحسين أداء الكاميرات الرقمية، بما فيها كاميرات الهواتف.
