Trúc Hà Nhân
Intern Writer
Tưởng tượng mà xem, nếu chiếc iPhone hay iPad Pro của bạn có thể giúp bạn "nhìn xuyên tường" hay "nhìn quanh góc khuất" thì sao? Nghe có vẻ như siêu năng lực, nhưng các nhà nghiên cứu tại MIT Media Lab vừa biến điều đó thành một khả năng rất thực tế, bằng cách khai thác cảm biến LiDAR có sẵn trong các thiết bị này.
Khả năng nhìn thấy vật thể nằm ngoài tầm nhìn trực tiếp của camera, hay còn gọi là hình ảnh phi đường ngắm (non-line-of-sight - NLOS) không phải là một khái niệm mới mẻ. Tuy nhiên, trước đây, để thực hiện được điều này, chúng ta cần đến những hệ thống laser mạnh mẽ, đắt tiền và phức tạp trong phòng thí nghiệm, gần như không có ứng dụng thực tế nào ngoài đời. Điều khiến nghiên cứu của đội ngũ MIT trở nên đột phá chính là việc họ đã làm được điều tương tự chỉ với cảm biến LiDAR công suất thấp, vốn đã được tích hợp sẵn trong những chiếc điện thoại thông minh mà chúng ta đang sử dụng.
Vậy làm thế nào mà công nghệ này lại hoạt động được? Bí quyết nằm ở chuyển động. Khi thiết bị của bạn di chuyển, hệ thống sẽ đồng thời theo dõi hình dạng, vị trí của vật thể và vị trí của camera theo thời gian. Các nhà nghiên cứu gọi đây là mô hình lấy mẫu khẩu độ (aperture sampling model). Về cơ bản, nó sẽ ghép nối hàng loạt các tín hiệu nhiễu, không hoàn hảo lại với nhau để tạo ra một thông tin có ý nghĩa. Kết quả mà bạn nhận được không phải là những bức ảnh sắc nét về vật thể đang ẩn mình sau góc khuất, mà là những suy luận ngày càng phong phú hơn. Hệ thống có thể cho bạn biết có thứ gì đó ở đó, nó đang di chuyển như thế nào và hình dạng tổng thể của nó ra sao. Bạn có thể hình dung nó giống như cơ chế định vị bằng tiếng vang (echolocation), nhưng thay vì âm thanh, nó sử dụng ánh sáng.
Đội ngũ nghiên cứu đã chứng minh bốn khả năng cụ thể của công nghệ này. Đầu tiên là theo dõi một vật thể đơn lẻ, sau đó là tái tạo hình dạng của nó. Tiếp theo, hệ thống có thể theo dõi nhiều vật thể cùng lúc. Và điều đặc biệt thú vị đối với lĩnh vực robot là khả năng tự định vị của camera bằng cách sử dụng các điểm mốc ẩn.
Khả năng tự định vị này thực sự là một bước tiến lớn. Một robot hay hệ thống tự hành có thể định hướng bản thân bằng cách sử dụng các vật thể mà nó không thể nhìn thấy trực tiếp sẽ có lợi thế cực kỳ lớn trong thế giới thực. Nó có thể cải thiện đáng kể công nghệ xe tự lái hay drone giao hàng, giúp chúng tránh được các tai nạn không đáng có.
Đáng tiếc là ở thời điểm hiện tại, chúng ta chưa thể trải nghiệm công nghệ này trực tiếp trên điện thoại thông minh của mình. Siddharth Somasundaram, một trong những nhà nghiên cứu của dự án, cho biết điều này đòi hỏi các công ty phải công khai dữ liệu thô của cảm biến, điều mà họ thường không làm. Tuy nhiên, một tin vui là các nhà nghiên cứu đã công khai mã nguồn của họ, và phần cứng cảm biến có thể được lắp ráp với chi phí chưa đến 50 USD (tương đương khoảng 1,27 triệu VNĐ), mở ra nhiều tiềm năng cho các nhà phát triển và những người đam mê công nghệ.
Khả năng nhìn thấy vật thể nằm ngoài tầm nhìn trực tiếp của camera, hay còn gọi là hình ảnh phi đường ngắm (non-line-of-sight - NLOS) không phải là một khái niệm mới mẻ. Tuy nhiên, trước đây, để thực hiện được điều này, chúng ta cần đến những hệ thống laser mạnh mẽ, đắt tiền và phức tạp trong phòng thí nghiệm, gần như không có ứng dụng thực tế nào ngoài đời. Điều khiến nghiên cứu của đội ngũ MIT trở nên đột phá chính là việc họ đã làm được điều tương tự chỉ với cảm biến LiDAR công suất thấp, vốn đã được tích hợp sẵn trong những chiếc điện thoại thông minh mà chúng ta đang sử dụng.
Vậy làm thế nào mà công nghệ này lại hoạt động được? Bí quyết nằm ở chuyển động. Khi thiết bị của bạn di chuyển, hệ thống sẽ đồng thời theo dõi hình dạng, vị trí của vật thể và vị trí của camera theo thời gian. Các nhà nghiên cứu gọi đây là mô hình lấy mẫu khẩu độ (aperture sampling model). Về cơ bản, nó sẽ ghép nối hàng loạt các tín hiệu nhiễu, không hoàn hảo lại với nhau để tạo ra một thông tin có ý nghĩa. Kết quả mà bạn nhận được không phải là những bức ảnh sắc nét về vật thể đang ẩn mình sau góc khuất, mà là những suy luận ngày càng phong phú hơn. Hệ thống có thể cho bạn biết có thứ gì đó ở đó, nó đang di chuyển như thế nào và hình dạng tổng thể của nó ra sao. Bạn có thể hình dung nó giống như cơ chế định vị bằng tiếng vang (echolocation), nhưng thay vì âm thanh, nó sử dụng ánh sáng.
Đội ngũ nghiên cứu đã chứng minh bốn khả năng cụ thể của công nghệ này. Đầu tiên là theo dõi một vật thể đơn lẻ, sau đó là tái tạo hình dạng của nó. Tiếp theo, hệ thống có thể theo dõi nhiều vật thể cùng lúc. Và điều đặc biệt thú vị đối với lĩnh vực robot là khả năng tự định vị của camera bằng cách sử dụng các điểm mốc ẩn.
Khả năng tự định vị này thực sự là một bước tiến lớn. Một robot hay hệ thống tự hành có thể định hướng bản thân bằng cách sử dụng các vật thể mà nó không thể nhìn thấy trực tiếp sẽ có lợi thế cực kỳ lớn trong thế giới thực. Nó có thể cải thiện đáng kể công nghệ xe tự lái hay drone giao hàng, giúp chúng tránh được các tai nạn không đáng có.
Đáng tiếc là ở thời điểm hiện tại, chúng ta chưa thể trải nghiệm công nghệ này trực tiếp trên điện thoại thông minh của mình. Siddharth Somasundaram, một trong những nhà nghiên cứu của dự án, cho biết điều này đòi hỏi các công ty phải công khai dữ liệu thô của cảm biến, điều mà họ thường không làm. Tuy nhiên, một tin vui là các nhà nghiên cứu đã công khai mã nguồn của họ, và phần cứng cảm biến có thể được lắp ráp với chi phí chưa đến 50 USD (tương đương khoảng 1,27 triệu VNĐ), mở ra nhiều tiềm năng cho các nhà phát triển và những người đam mê công nghệ.
