فناوری لیدار چیست و چرا باید راهش را به موبایل ها باز کند؟

در تبلت‌های آیپد پروی جدید پیدایش می‌کنید، گفته می‌شود به آیفون ۱۲ هم خواهد آمد و در چند سال اخیر شاهد ظهورش در موبایل‌های اندرویدی نیز بوده‌ایم. لیدار دقیقا چیست و اصلا چرا باید در یک موبایل هوشمند تعبیه شود؟ در این مقاله به سراغ فناوری مدکور رفته و از کاری که انجام می‌دهد، روش‌های تعبیه‌اش و چرایی اینکه بزودی مثل دوربین‌ در موبایل‌های هوشمند رواج خواهد یافت می‌گوییم.

اگر قبلا نام LiDAR را شنیده‌اید -که مخفف «دورسنجی و تشخیص نور - Laser Imaging Detection» است- احتمالا به خاطر اتومبیل‌های خودران بوده است. این یکی از تکنولوژی‌های کلیدی مورد استفاده در اتومبیل‌های خودران است تا قادر به تشخیص دنیای پیرامون و جایی که باید بروند باشند.

اما تاریخچه فناوری لیدار به دورانی بسیار پیش‌تر از ناوبری خودکار در اتومبیل‌ها بازمی‌گردد. این تکنولوژی در سال ۱۹۶۰ زاده شد و در ابتدا برای پایش ماهواره‌ها و اهداف نظامی ساخته شده بود. همین ایده کلی پشت تکنولوژی لیدار امروزی نیز هست: استفاده از نور برای تشخیص محل قرارگیری اشیا.

با اندازه‌گیری اینکه نور -یا به صورت‌ دقیق‌تر نور لیزر- با چه سرعتی به یک نقطه برخورد کرده و بازمی‌گردد، محل دقیق آن نقطه را می‌توان یافت. نخستین سیستم‌های لیدار همگی چنین کارکردی داشته‌اند و همین فناوری حالا راهش را به آخرین تبلت‌های اپل نیز باز کرده.

در دهه ۱۹۸۰ میلادی بهبودی اساسی در تکنولوژی لیدار به وجود آمد و سیستم‌های لیزر مادون قرمز به صورت رایج برای نقشه‌برداری ساختمان‌ها و پستی و بلندی‌های زمین از طریق هواپیما استفاده می‌شد. همان تکنیک‌ها امروز هم استفاده می‌شوند و می‌توان هرچیزی، از اعماق اقیانوس‌ها گرفته تا دهکده پنهان مایاها را اندازه‌گیری کرد.

با ثبت کردن مدت زمان بازگشت نور و همینطور زاویه‌ای که در آن بازتاب می‌یابد، اطلاعات لیدار را می‌توان با اطلاعاتی دیگر ادغام کرد و نقشه‌های سه‌بعدی بسیار دقیق ساخت. سیستم‌های حرفه‌ای لیدار معمولا با دستگاه‌های جی‌پی‌اس ترکیب می‌شوند که آن هم امروز در تمام موبایل‌های هوشمند وجود دارد.

کشف 40 هزار ساختمان در شهر باستانی مکزیک با لیدار

همانطور که اشاره کردیم، لیدار شدیدا برای اتومبیل‌های خودران کارآمد است. اسکنرهای لیدار در بالای یک وسیله نقلیه قادر به «دیدن» اشیا به صورت بلادرنگ هستند، حتی اگر شما قادر به دیدن‌شان نباشید. در نهایت این مشاهدات به چیزی تبدیل می‌شود که ابر نقاط نام دارد - یک نقشه سه‌بعدی از نقاطی در فضا که اتومبیل خودران شما قادر به دوری کردن از آن‌هاست.

تنظیمات خاصی از لیدار حتی آنقدر حساسیت بالایی دارند که آلودگی را در هوا تشخیص می‌دهند یا اصلا قادر به پایش جریان ترافیک در فرودگاه‌ها هستند. آنچه تمام این‌ها را امکان‌پذیر می‌کند، اتکا بر بالانسی ظریف از جمع‌آوری دیتا و تحلیل دیتا است که می‌تواند چارچوبی درست برای تبلت‌ها و موبایل‌های هوشمند نیز باشد.

به این ترتیب برمی‌گردیم به دیوایس‌های موبایل و اپل که برای اولین بار از کلمه لیدار برای توصیف سنسورهای تشخیص عمق جدید خود استفاده کرده. آیفون‌ها و آیپدها چند سالیست که سنسورهای عمق‌سنج دارند (و می‌توانند پس‌زمینه تصاویر را در حالت پرتره بلور کنند) اما لیدار قضیه را از این هم جالب‌تر می‌کند.

بنابر آنچه اپل می‌گوید، اسکنر لیدار درون آیپد پروی جدید می‌تواند در فاصله‌ای تا سقف ۵ متر، تک‌تک فوتون‌های نوری را دستکاری کرده و این پروسه در نانوثانیه انجام می‌شود (بنابراین تصویربرداری از یک صحنه با این قابلیت به اندازه یک چشم برهم زدن است). تردیدی نیست که چیپست A12Z Bionic هم حسابی به کار گرفته می‌شود، از نظر حجم اطلاعاتی که باید تفسیر کند. به این ترتیب بعید است که فناوری لیدار در آینده نزدیک راهش را به موبایل‌های اقتصادی باز کند.

اسکنر لیدار آیپد پرو جدید چه قابلیت‌هایی دارد؟

بزرگ‌ترین تفاوت را خواهیم توانست در حوزه مورد علاقه خود اپل، یعنی واقعیت افزوده ببینیم. اپلیکیشن The Measure اکنون به صورت پیش‌فرض همراه با iOS و iPadOS از راه می‌رسد و وقتی لیدار را درگیر می‌کنیم، به مراتب سریع‌تر، دقیق‌تر و قابل اتکاتر عمل می‌کند - می‌توانید از آن به عنوان یک ابزار اندازه‌گیری جدی روی آیپد پرو استفاده کنید و این‌طور نیست که اپلیکیشنی صرفا دم دستی باشد که تخمینی خوب از طول، عمق و ارتفاع ارائه می‌کند.

لیدار به این معناست که برای نخستین بار، یک دستگاه اپل قادر به نقشه‌برداری محیط به صورت سه‌بعدی و با دقت بالا است، درست همانطور که هواپیماها برای سالیان طولانی مشغول نقشه‌برداری از اقیانوس‌ها و کوهستان‌ها بوده‌اند. صرفا درباره اجرای ماینکرفت روی میز اتاق پذیرایی حرف نمی‌زنیم، داریم درباره ماینکرفت روی میز اتاق پذیرای، روی زمین و دور جایی که گربه‌تان نشسته حرف می‌زنیم،‌ بدون هیچ نقص و گلیچ.

وقتی صحبت از اپلیکیشن‌های واقعیت افزوده باشد، این برنامه‌ها می‌توانند اثاث دیجیتالی منزل را درست در اتاق‌های خانه نمایش دهند، احساسی شبیه به حضور فیزیکی در محیط داشته باشند و حتی با دیگر اشیا برخورد کنند. یا می‌توانیم به سراغ بازی‌های واقعیت افزوده برویم که با لیدار کاراکترها را واقع‌گرایانه‌تر از همیشه در پشت دیوار و فنس‌های فلزی نمایش خواهند داد.

در حال حاضر قدرت پردازشی لازم برای لیدار و سنسور‌هایش قرار است راه یافتن این تکنولوژی را صرفا به گران‌قیمت‌ترین دیوایس‌ها محدود کند. اما مثل هر تکنولوژی دیگری در حوزه موبایل، به مرور زمان این تکنولوژی ارزان‌تر و کارآمدتر خواهد شد. اگر اپل به این تکنولوژی بچسبد، باید منتظر پشتیبانی از مسافت و دقت بیشتر با گذشت هر سال باشیم.

منظور این نیست که تعبیه لیدار در موبایل‌های هوشمند اجتناب‌ناپذیر خواهد بود: در حال حاضر تکنولوژی‌های سنجش عمق دیگری هم یافت می‌شود و هوش مصنوعی هم در تشخیص عمق با سنسور دوربین‌های استاندارد مهارت بیشتری خواهد یافت. لیدار اما می‌تواند در هر شرایط نوری با سرعت و دقت بسیار بالا عمل کند و به همین خاطر هم بوده که اپل روی آن قمار کرده.

لیداری که در آخرین آیپد اپل یافت می‌شود با آنچه قدرتمندترین موبایل‌های اندرویدی استفاده می‌کنند بسیار متفاوت است. سنسور عمق‌سنج بسیاری از موبایل‌های اندرویدی رسما «Time-of-Flight» یا سنسور ToF نام گرفته‌اند که البته از جهات مختلف همان لیدار است. درست مثل لیدار، سنسور ToF از بازتاب نور برای اندازه‌گیری مسافت در افکت‌های تصویری و واقعی افزوده استفاده می‌کند. اما این سیستم لیدار، بدون اسکنر است و به یک پرتو نور در تمام محیط بسنده می‌کند. در این بین اپل به استفاده از اسکنر لیدار روی آورده که از چندین نقطه نوری استفاده کرده و اطلاعات را با تداوم و دقت بیشتر می‌خواند.

حتی اگر موبایل‌های هوشمند دیگر مثل روزهای اوج‌شان قادر به غافلگیر کردن‌مان نباشند، با گذشت ۱۳ سال از عرضه نخستین آیفون، همچنان می‌توانند سریع‌تر، هوشمندتر و توانمندتر شوند و لیدار اثباتی بر این ماجراست.