فناوری لیدار و نقش آن در خودروهای خودران

لیدار (Lidar) مخفف عبارت تشخیص و اندازه‌گیری فاصله با استفاده از نور (Light detection and ranging) است و اولین بار در سال ۱۹۶۰ روی هواپیما برای پایش سطح زمین به کار گرفته شد.

این فناوری از نور برای اندازه‌گیری فاصله اجسام استفاده می‌کند. برای درک بهتر می‌توان لیدار را شبیه روش دلفین‌ها در تشخیص موانع دانست، با این تفاوت که دلفین‌ها از امواج فراصوت برای این‌کار استفاده می‌کنند و لیدار از امواج الکترومغناطیس (لیزر). لیدار یک موج لیزری ارسال و منتظر می‌شود تا این موج به مانع برخورد کند و بازگردد، سپس با اندازه‌گیری زمان رفت و برگشت فاصله آن نقطه تا خود را محاسبه می‌کند. بنابراین با تاباندن لیزر به تمام نقاط اطراف خود می‌تواند تصویری سه‌بعدی از محیطی که در آن قرار دارد رسم کند. برتری لیدار نسبت به رادارها و امواج فراصوت استفاده از لیزر است که تلفات بسیار ناچیزی دارد.

لیدار سریع و بهینه عمل می‌کند. این فناوری می‌تواند در زمانی بسیار کوتاه اطلاعات بسیاری گردآوری کند و همین موضوع باعث شده است در خودروهای خودران بسیار مورد توجه قرار گیرد (البته به غیر از خودروهای تسلا). همانگونه که گفته شد، این فناوری در صنایع بسیاری مانند باستان‌شناسی، زمین‌شناسی، کشاورزی، فضانوردی و نظامی کاربرد فراوان دارد.

اگر تاکنون خودروهای خودران در حال آزمایش را در خیابان یا اینترنت دیده باشید حتما متوجه برجستگی روی سقف آن‌ها شده‌اید. این برآمدگی بخشی از سامانه لیدار است که به خودرو کمک می‌کند در خیابان‌های شهر حرکت کند. البته همه خودروهای خودران این فناوری را استفاده نمی‌کنند. ایلان ماسک، مرد شماره یک تسلا عقیده دارد لیدار فناوری گرانی برای خودروها است. او می‌گوید این فناوری را در موشک‌های اسپیس ایکس استفاده می‌کند و نیازی به وجود آن‌ها در خودروها وجود ندارد. ماسک ترجیح داده خودروهای خودران این شرکت از دوربین برای پایش محیط اطراف استفاده کنند.

برخلاف سیستم‌های سنتی مبتنی بر لیدار، آن‌چه در خودروهای خودران مانند تویوتا و آئودی مورد استفاده قرار می‌گیرد، در درجه اول با استفاده از دوربین و رادار محیط را می‌بینند و جایی که این دو ابزار نتواند اطلاعات لازم را به دست آورد سراغ لیدار می‌روند و از داده‌های آن استفاده می‌کنند تا قسمت‌های ازدست‌رفته را بسازند.

استفاده از لیدار در خودروهای خودران اولین بار در سال ۲۰۰۵ و در جریان یک مسابقه که توسط دارپا تدارک دیده شده بود به صدر موضوعات داغ راه یافت. در این مسابقه که چالش بزرگ دارپا (DARPA Grant Challenge). نام داشت، ۱۵ خودروی خودران در صحرای موهاوه کالیفرنیا با یکدیگر به رقابت پرداختند. در آن‌جا بود که دیو هال، مدیرعامل شرکت ولودین، دیدگاه خود برای استفاده از این فناوری در خودروهای خودران به اشتراک گذاشت. این مسابقه نقطه شروعی بود برای سایر شرکت‌ها که سعی کنند لیدار را در خودروهای خود مورد استفاده قرار دهند و حالا چند سال پس از آن مسابقه رقابتی دیگر شکل گرفته که لیدار ساخت شرکت دلودین در آن پیشرو است.

ویلودین نام مهمی است که در سال‌های آینده با تجاری شدن خودروهای خودران بیشتر آن را خواهید شنید. این شرکت از زمان آغاز رقابت در تولید پایشگرهای لیدار کمتر خودنمایی کرده است و بیشتر به خاطر پایشگرهای کوچک و مقرون‌به‌صرفه‌اش شناخته می‌شود. اما هنوز قیمت ۴ هزار دلاری پایشگرهای این شرکت بیشتر از آن است که در خودرو مورد استفاده قرار گیرد. بعضی استارت‌اپ‌ها وعده داده‌اند قیمت لیدار را تا ۲۵۰ دلار پایین بیاورند؛ اما هنوز راه طولانی تا روزی که بتوان این پایشگرها را روی هر خودرویی نصب کرد باقی مانده است.

لیدار یک فناوری ادامه‌دار و درحال رشد است؛ اما برای استفاده در خودروهای خودران آماده نیست. این فناوری هنوز به دقت لازم برای آن‌که هدایت خودرو را از انسان بگیرد نرسیده است؛ به علاوه این‌که قیمت آن هنوز برای استفاده در همه خودروها بالا است. با وجود فناوری‌های دیگری که قیمت پایین‌تر و دقت بیشتر در پایش محیط اطراف دارند شاید دلیلی وجود نداشته باشد که در آینده سازندگان این خودروها لیدار را به‌عنوان گزینه اول مورد توجه قرار دهند.

در سال‌های اخیر استارت‌آپ‌هایی با امید پیش‌ بردن این صنعت با ایده‌ی سامانه ترکیبی لیدار برای خودروهای خودران شکل گرفته‌اند. شرکت‌ AEye حسگر ترکیبی ساخته‌ است که از ترکیب لیدار، دوربین ویژه نور کم و یک تراشه برای اجرای الگوریتم‌های هوش مصنوعی استفاده می‌کند تا اطلاعات مورد نیاز برای هدایت خودرو را تولید کند. هرچند تردید جدی در مورد کارایی یادگیری ماشین برای خودروهای رباتیک وجود دارد.

کوانرجی (Quanergy) نام استارت‌آپ دیگری در سیلیکون ولی است که در حال طراحی و ساخت سامانه لیدار ارزان‌قیمت است.  البته در مورد قیمت نهایی و مقرون‌به‌صرفه بودن محصول نهایی این شرکت نیز شک و تردید جدی وجود دارد. همچنین، شرکت ولودین را داریم که در حال تلاش برای کاهش قیمت حسگرها است. البته پایشگرهای این شرکت نیز از ضعف برد و رزولوشن رنج می‌برند که استفاده از آن‌ها برای هدایت خودرو در سرعت بالا را غیر ممکن می‌کند.

تصمیم تسلا برای کنار گذاشتن لیدار نیز می‌تواند تأثیر فراوانی بر بازار این فناوری بگذارد. به‌خصوص این‌که تسلا جزو اولین شرکت‌هایی است که خودروهای خودران را معرفی کرده و سطوحی از آن را در خودروهای فعلی‌اش به کار گرفته است. تسلا نشان داده بدون استفاده از لیدار می‌تواند بسیار جلوتر از رقبایش (که از لیدار استفاده می‌کنند) پیش برود. به نظر می‌رسد با روند فعلی کاهش قیمت و افزایش رزولوشن دوربین‌ها، در آینده دلیلی برای استفاده از لیدار در خودروهای خودران باقی نماند.