di Chiara Calpini

 

Tutto ha inizio con un coniglio. Proprio come in un gioco di prestigio il coniglio scompare o, meglio, compare alla nostra vista anche se invisibile fino a un momento prima. In questo caso, però, il coniglio in questione è un giocattolo ed è il protagonista di un esperimento con il quale i ricercatori di Stanford sono riusciti a rendere visibile l’invisibile. Tutto questo grazie a una nuova e sofisticata tecnologia laser sviluppata con il contributo del Gruppo di Computational Imaging dell’università californiana e che è stata presentata recentemente in un articolo pubblicato su Nature. Vedere ciò che è fuori dalla visuale, nascosto dietro a un angolo o a un qualsiasi ostacolo, ci proietta immediatamente nel futuro della guida. Basti pensare a quanto potrà essere utile poter intercettare un bambino che corre dietro a una palla o un animale che attraversa la nostra strada ancor prima di vederli con i nostri occhi. “Sembra una magia”, afferma Gordon Wetzstein, professore di ingegneria elettronica e coautore della ricerca insieme a David Lindell e Matt O’Toole, “ma la scansione di immagini fuori dalla visuale è concreta realtà”.

Quella del gruppo di Stanford non è l’unica ricerca che utilizza la rifrazione del laser per catturare le immagini di oggetti nascosti dietro agli angoli, ma è senz’altro quella che ha sviluppato l’algoritmo più efficiente e veloce. Per spiegarlo ripartiamo dal coniglio che, nell’esperimento, è nascosto dietro una parete vicino ad un muro. Per individuarlo i ricercatori hanno utilizzato un laser molto sofisticato a picosecondi, invisibile a occhio umano, e un rivelatore di fotoni ad altissima sensibilità puntati entrambi sul muro di fronte all’oggetto. Questa è una delle prime novità introdotta dai ricercatori di Stanford: mentre nei tentativi precedenti il laser e il rivelatore non puntavano nella stessa direzione, questa soluzione ha effettivamente potenziato le capacità di scansione. Durante il test gli impulsi laser ultra brevi della durata di picosecondi (ovvero pari ad un millesimo di miliardesimo di secondo, cioè ad un millesimo di nanosecondo) sono stati inviati verso il muro dove poi si sono rifratti. I primi impulsi sono rimbalzati dal muro immediatamente e in linea diretta verso il rivelatore di fotoni. Ma, in seconda battuta, la luce rifratta ha colpito anche il coniglietto nascosto dietro la parete e poi è stata diffusa da esso. Analizzando con un algoritmo la tempistica dei segnali laser e scegliendo solo quelli utili, i ricercatori sono stati in grado di ripulire la scansione dalle informazioni luminose superflue e, infine, di far apparire l’oggetto nascosto. L’algoritmo utilizzato è talmente efficace che può rivelare la struttura in 3D dell’oggetto in meno di un secondo e funziona anche su un computer portatile. Ovviamente i ricercatori sperano di migliorarlo fino a che l’immagine si formi in maniera istantanea. Non sarà magia ma ci assomiglia molto.

David Lindell e compagni sono orientati a sviluppare la loro scoperta nell’ambito delle auto senza conducente. Il sistema potrebbe avvantaggiarsi infatti anche della tecnologia Lidar che è l’elemento più importante per le auto a guida autonoma, l’occhio computerizzato che le guida attraverso il mondo, ed è anche oggetto di ipotetici furti e battaglie legali tra Google e Uber, i maggiori sviluppatori di auto senza conducente in Occidente. La tecnica Lidar, che è utilizzata anche nell’archeologia e nella sismologia, funziona come un radar ma invece di inviare onde radio emette impulsi di luce a raggi infrarossi – invisibili all’occhio umano – e calcola quanto tempo ci mettono a tornare indietro dopo aver colpito gli oggetti vicini. Ripetendo questo per milioni di volte in un secondo è in grado di ricostruire una mappa 3D del mondo circostante così precisa da identificare ogni singolo oggetto e da permettere all’auto di muoversi con una certa sicurezza. La tecnica di Stanford permetterebbe alle auto senza conducenti non solo di riconoscere la strada ma, addirittura, di intercettare cosa si nasconde dietro agli angoli. Secondo Matt O’ Toole l’algoritmo implementato a Stanford “è pronto per i sistemi Lidar, anche se la questione chiave è capire se l’attuale hardware Lidar può sostenere questo tipo di sofisticata scansione a visione indiretta”.

Altri usi possono essere ipotizzati come, ad esempio, la possibilità per i veicoli aerei di vedere attraverso il fogliame e i palazzi o come ausilio per individuare corpi umani sepolti sotto le macerie. Ovviamente ci sono ancora degli ostacoli da superare, alla prova nel mondo reale dove la luce è diretta e cangiante e le varianti sono fluide e infinite. Su strada la tecnologia è già perfettamente in grado di cogliere oggetti catarifrangenti non direttamente visibili come cartelli stradali, gilet antinfortunistici e segnaletica stradale. Ma la sfida è aperta per cogliere dietro l’angolo anche un coniglio in movimento.