Tạm biệt camera truyền thống? Ouster vừa tạo ra một loại "siêu mắt" mới cho robot

Trong thế giới của xe tự hành và robot, việc kết hợp giữa “mắt nhìn xa” (Lidar) và “mắt nhìn màu” (Camera) luôn là một bài toán đau đầu. Ouster vừa tung ra dòng cảm biến Rev8 – một bước nhảy vọt khi gộp cả hai khả năng này vào cùng một con chip duy nhất. Không chỉ thấy được khoảng cách chính xác đến từng milimet, “siêu mắt” này còn nhìn thấy cả màu sắc rực rỡ, hứa hẹn sẽ khai tử những bộ camera cồng kềnh trên xe tự lái và robot trong tương lai gần.

Hãy tưởng tượng bạn đang cố gắng lắp ráp một bộ mô hình Lego cực kỳ phức tạp, nhưng lại phải dùng dữ liệu từ hai người bạn khác nhau: một người chỉ nhìn thấy hình khối đen trắng nhưng biết chính xác từng mẩu Lego cách bạn bao xa, còn người kia thì thấy màu sắc lung linh nhưng lại chẳng có khái niệm gì về độ sâu hay khoảng cách. Việc của bạn là phải ngồi “khớp” hai luồng thông tin đó lại với nhau để lắp cho đúng.

Nghe thôi đã thấy mệt rồi đúng không? Thế nhưng, đó chính xác là những gì các kỹ sư phần mềm trong ngành xe tự lái và robot đã phải chịu đựng suốt một thập kỷ qua. Họ phải mua một cái cảm biến Lidar (để đo khoảng cách) rồi mua thêm một cái camera (để xem đèn giao thông màu gì), sau đó tốn hàng tháng trời chỉ để dạy cho máy tính hiểu rằng: “Cái đốm đỏ trên camera chính là cái cột buồm mà Lidar đang thấy kia kìa!”

Nhưng chuyện đó sắp trở thành quá khứ. Ouster, một “ông lớn” trong làng công nghệ cảm biến tại San Francisco, vừa dõng dạc tuyên bố họ đã tìm ra “chén thánh” của ngành robot. Đó là dòng cảm biến mang tên Rev8.

Trước đây, khi nhắc đến Lidar, người ta thường nghĩ đến những hình ảnh 3D kỳ quặc với vô số dấu chấm li ti, trông giống như một bộ phim viễn tưởng những năm 80. Nó cực giỏi trong việc báo cho xe biết “có một vật cản cách đây 50 mét”, nhưng nó lại mù tịt không biết vật đó là một bụi cây xanh hay một cái biển báo màu đỏ.

Với dòng Rev8 mới, Ouster đã làm được một việc tưởng chừng bất khả thi: đưa màu sắc vào trong luồng dữ liệu 3D ngay từ đầu. Họ gọi đó là “Lidar màu nguyên bản” (Native Color Lidar).

Angus Pacala, CEO của Ouster, không giấu nổi vẻ tự hào khi chia sẻ rằng họ đã mất 10 năm ròng rã để đạt được cột mốc này. Thay vì phải dùng hai thiết bị riêng biệt, giờ đây tất cả chỉ nằm trong một chiếc hộp nhỏ gọn. Nó giống như việc bạn nâng cấp từ một chiếc điện thoại bàn và một cái máy ảnh kỹ thuật số rời sang một chiếc smartphone hiện đại – mọi thứ hòa làm một và hoạt động trơn tru đến lạ lùng.

Có thể bạn sẽ tự hỏi: “Thì cứ lắp cả camera lẫn Lidar lên xe như bấy lâu nay có sao đâu?” Thực tế là “có sao” đấy, và vấn đề nằm ở sự sai lệch.

Khi một chiếc xe tự lái đang chạy trên đường cao tốc với tốc độ 100km/h, một sai số nhỏ trong việc khớp dữ liệu giữa camera và Lidar cũng có thể dẫn đến thảm họa. Chỉ cần camera thấy vật cản chậm hơn Lidar một phần nghìn giây, hoặc góc nhìn của hai bên lệch nhau vài độ, bộ não của xe sẽ bị “loạn”.

Ông Pacala thẳng thắn chia sẻ rằng, việc cố gắng đồng bộ hóa hai luồng dữ liệu này là một sự lãng phí thời gian khủng khiếp. Nhiều công ty dành cả đống tiền bạc và nhân lực cũng chỉ mới đi được nửa đường trong việc làm cho chúng khớp nhau một cách tương đối.

Mục tiêu của Ouster với Rev8 rất rõ ràng: Khai tử camera. Nếu một cái cảm biến đã có thể vừa đo khoảng cách siêu chuẩn, vừa nhìn thấy màu sắc sắc nét, thì tại sao chúng ta còn cần đến camera nữa? Nó giúp hệ thống nhìn nhận thế giới gọn nhẹ hơn, rẻ hơn và quan trọng nhất là an toàn hơn rất nhiều.

Để làm cho Rev8 có khả năng nhìn xuyên thấu màn đêm mà vẫn thấy được màu sắc, Ouster đã không đi theo lối mòn của các loại cảm biến cơ học truyền thống (với những bộ phận quay lạch cạch bên trong). Thay vào đó, họ sử dụng cấu trúc “Lidar kỹ thuật số”.

Trái tim của hệ thống này là một con chip tùy chỉnh sử dụng công nghệ gọi là SPAD (Single Photon Avalanche Diode). Nghe cái tên thì có vẻ “hack não”, nhưng bạn cứ hiểu đơn giản nó giống như một mạng lưới siêu nhạy, có khả năng “bắt” từng hạt ánh sáng nhỏ nhất (photon) rơi vào.

Nhờ công nghệ này, cảm biến của Ouster có khả năng xử lý màu 48-bit với dải động lên tới 116 dB. Để dễ hình dung, dải động (dynamic range) giống như khả năng bạn đứng trong một cái hang tối mà vẫn nhìn rõ được cảnh vật chói chang bên ngoài cửa hang mà không bị lóa mắt hay tối sầm lại. Những con số này biến Rev8 thành một chiếc camera thực thụ, nhưng là một chiếc camera “biết tuốt” về không gian 3D.

Kết quả là gì? Một luồng dữ liệu “đám mây điểm” (point cloud) đã được tô màu sẵn. Robot hay xe tự lái chỉ cần nhận dữ liệu đó và chạy, không cần phải suy nghĩ hay tính toán xem màu này thuộc về điểm ảnh nào nữa.

Trong dòng sản phẩm mới này, đáng chú ý nhất là mẫu OS1 Max. Nếu các dòng Lidar trước đây chỉ nhìn tốt trong phạm vi ngắn hoặc trung bình, thì OS1 Max giống như được trang bị thêm một chiếc kính viễn vọng. Nó có thể nhìn xa tới 500 mét về mọi hướng.

Hãy thử nghĩ xem, 500 mét là một khoảng cách rất lớn khi di chuyển trên đường cao tốc. Đối với những chiếc xe tải tự hành hạng nặng, việc phát hiện ra một sự cố từ cách nửa cây số giúp nó có đủ thời gian để giảm tốc một cách êm ái thay vì phải phanh gấp gây nguy hiểm.

Ông Pacala tin rằng OS1 Max sẽ là “ngòi nổ” cho làn sóng xe tải robot và taxi tự lái (robotaxi) bùng nổ mạnh mẽ hơn. Thậm chí, những chiếc máy bay không người lái (drone) hay robot giao hàng tí hon cũng sẽ sớm được trang bị “mắt thần” này vì nó vừa nhỏ, vừa nhẹ, lại vừa thông minh hơn các thế hệ trước rất nhiều.

Ouster tung ra Rev8 vào đúng thời điểm thị trường cảm biến đang cực kỳ sôi động nhưng cũng đầy khắc nghiệt. Chúng ta đã thấy những cuộc sáp nhập đình đám, như việc Ouster thâu tóm Velodyne, hay những cái tên lớn khác phải ngậm ngùi rời cuộc chơi.

Trong khi đó, các đối thủ từ Trung Quốc như Hesai cũng không chịu ngồi yên khi vừa công bố nền tảng Lidar màu của riêng mình. Tuy nhiên, Ouster tin rằng lợi thế của họ nằm ở việc tích hợp mọi thứ vào “một con chip”. Trong khi các đối thủ khác vẫn đang loay hoay đóng gói camera và Lidar vào chung một cái hộp (kiểu “râu ông nọ chắp cằm bà kia”), thì Ouster đã cho chúng “sinh ra cùng nhau” từ trong trứng nước.

Việc tích hợp này không chỉ giúp giảm kích thước mà còn hạ giá thành sản phẩm – yếu tố then chốt để robot có thể xuất hiện trong mọi ngóc ngách của đời sống, từ kho bãi, nhà máy cho đến cửa nhà bạn.

Chúng ta đang sống trong một thời điểm mà ranh giới giữa máy móc và con người đang dần thu hẹp. Để robot có thể thực sự giúp ích cho chúng ta, chúng cần phải “hiểu” thế giới này theo cách chúng ta hiểu: thấy được màu sắc của bông hoa, nhận diện được sự nguy hiểm của đốm lửa, và biết chính xác mình đang đứng ở đâu trong không gian.

Bước đi của Ouster với dòng Rev8 không chỉ là một cải tiến kỹ thuật khô khan. Đó là nỗ lực mang lại cho máy móc một đôi mắt thực thụ, giúp chúng thoát khỏi thế giới đen trắng mù mờ để bước vào một thực tại đầy màu sắc và chiều sâu.

Có lẽ chỉ vài năm nữa thôi, khi bạn ngồi trên một chiếc xe tự lái hay thấy một robot giao hàng chạy trên vỉa hè, hãy nhớ rằng đằng sau sự mượt mà đó là những “siêu mắt” như Rev8 đang làm việc miệt mài, nhìn thấu mọi thứ để đảm bảo bạn luôn được an toàn. Và biết đâu đấy, những chiếc camera lồi lõm trên xe hơi hiện nay sẽ sớm trở thành món đồ cổ trong bảo tàng công nghệ!