Los autos autónomos, e incluso los que usan asistencia de carril u otros suplementos, dependen en gran medida de la visión por computadora y LIDAR para leer y entender lo que les rodea. Ya son mejores que los humanos, pero hay otro paso, muy pronto, que podría hacerlos aún más seguros: ¿qué pasaría si esos autos pudieran ver en las esquinas?
"Decir que su automóvil no solo puede ver lo que está frente a él, sino que también puede ver lo que hay detrás de una esquina, y por lo tanto es intrínsecamente más seguro que cualquier automóvil conducido por humanos, podría ser extremadamente importante", dice Daniele Faccio, profesor de física en la Universidad Heriot-Watt en Edimburgo, Escocia.
Investigaciones separadas pero complementarias de la Universidad de Wisconsin, MIT y Heriot-Watt están abordando este problema y están dando grandes pasos. Se centra en gran medida en cámaras súper rápidas y supersensibles que leen los rebotes de la luz láser dispersa y la reconstruyen en una imagen del tipo de funcionamiento de LIDAR, radar y sonar.
Esta tecnología es útil en aplicaciones mucho más allá de los vehículos autónomos. Esa ni siquiera fue la motivación principal cuando Andreas Velten comenzó a estudiar láseres de femtosegundos (una cuadrillonésima de segundo) en la Universidad de Nuevo México, y luego su aplicación en imágenes en el MIT. Ahora, un profesor y científico asistente de la Universidad de Wisconsin, Velten y su laboratorio han desarrollado y patentado una cámara que puede reconstruir una imagen en 3D de un objeto que se encuentra a la vuelta de una esquina.
La investigación se centra principalmente en cámaras súper rápidas y supersensibles que leen los rebotes de la luz láser dispersa y la reconstruyen en una imagen. 
Estas cámaras podrían usarse para la exploración remota, especialmente de áreas peligrosas, por ejemplo, para ver a los ocupantes dentro de un edificio durante el incendio de una casa. (Cortesía del Instituto de Investigación Morgridge) 
Poder evaluar el interior de un edificio antes de entrar tiene beneficios obvios. (Cortesía del Instituto de Investigación Morgridge) 
El laboratorio de Velten está trabajando en aplicar la tecnología para ver a través de la piel (que también se dispersa), como una herramienta de diagnóstico médico no invasiva. (Cortesía del Instituto de Investigación Morgridge) 
Una cámara que puede ver en las esquinas también tiene aplicaciones industriales. (Cortesía del Instituto de Investigación Morgridge) Para darle sentido al objeto, para verlo, se requiere una cámara que pueda rastrear el paso de la luz. Un láser, situado en o cerca de la cámara, dispara pequeñas ráfagas de luz. Cada vez que esos paquetes golpean algo, por ejemplo, una pared al otro lado de la esquina, los fotones que forman la luz se dispersan en todas las direcciones. Si suficientes de ellos rebotan en suficientes direcciones diferentes, algunos volverán a la cámara, habiendo rebotado al menos tres veces.
“Es muy similar a los datos que LIDAR recolectaría, excepto que LIDAR detectaría el primer rebote que proviene de la superficie directa y crearía una imagen 3D de eso. Nos preocupa el rebote de orden superior que viene después de eso ”, dice Velten. “Cada rebote, los fotones se dividen. Cada fotón lleva una información única sobre la escena ".
Debido a que la luz rebota en varias superficies en varios momentos, la cámara debe estar equipada para notar la diferencia. Lo hace registrando el momento exacto en que el fotón golpea un receptor y calculando los caminos que el fotón podría haber tomado. Haga esto para muchos fotones y varios ángulos diferentes del láser, y obtendrá una imagen.
La técnica también requiere un sensor llamado diodo de avalancha de un solo fotón, construido en un chip de silicio. El SPAD, como se le llama, puede registrar pequeñas cantidades de luz (fotones individuales) a un billón de fotogramas por segundo; eso es lo suficientemente rápido como para ver el movimiento de la luz.
"Funcionan como contadores Geiger para fotones", dice Velten. “Cada vez que un fotón golpea un píxel en el detector, enviará un impulso y la computadora lo registrará. Tienen que ser lo suficientemente rápidos para poder contar cada fotón individualmente ".
El laboratorio de Faccio está adoptando un enfoque un poco diferente, utilizando parte de la misma tecnología. Donde lo último de Velten ha sido capaz de mostrar una imagen 3D con una resolución de aproximadamente 10 centímetros (y una disminución en el tamaño y el costo con respecto a las generaciones anteriores), Faccio se ha centrado en el seguimiento del movimiento. Él también usa un sensor SPAD, pero mantiene el láser estacionario y registra menos datos, para que pueda hacerlo más rápido. Obtiene movimiento, pero no puede decir mucho sobre la forma.
“Lo ideal sería tener ambos combinados, eso sería fantástico. No estoy seguro de cómo hacerlo en este momento ", dice Faccio. Ambos también necesitan trabajar en el uso de láseres de menor potencia y seguros para los ojos. “El objetivo real es, ¿puedes ver personas reales a 50 metros de distancia? Ahí es cuando la cosa comienza a ser útil ".
Otros usos potenciales incluyen la exploración remota, especialmente de áreas peligrosas, por ejemplo, para ver a los ocupantes dentro de un edificio durante el incendio de una casa. También hay interés militar, dice Faccio; poder evaluar el interior de un edificio antes de entrar tiene beneficios obvios. El laboratorio de Velten está trabajando en aplicar la tecnología para ver a través de la niebla (que también dispersa los fotones), o a través de la piel (que también se dispersa), como una herramienta de diagnóstico médico no invasivo. Incluso está hablando con la NASA sobre imágenes de cuevas en la luna.
En conjunto con el Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA, el laboratorio Velten está desarrollando una propuesta para colocar un satélite, que contiene una versión de alta potencia del dispositivo, en órbita alrededor de la luna. A medida que pasa ciertos cráteres, podrá saber si se extienden lateralmente hacia el interior de la luna; Tales cuevas podrían proporcionar un buen refugio, algún día, para las bases lunares, dice Velten.
