Chỉ cần bắn một tia laser xuyên qua lỗ khoá, các nhà khoa học có thể thấy mọi thứ trong căn phòng kín

  •  
  • 2.928

Nếu bạn lo ngại về quyền riêng tư, có lẽ đã đến lúc bịt kín mọi lỗ khoá trong nhà rồi!

Khả năng nhìn thấy mọi vật bên trong một căn phòng kín từ lâu tưởng như chỉ thuộc về các siêu anh hùng. Nhưng các nhà nghiên cứu tại phòng thí nghiệm Hình ảnh Điện toán Stanford đã dựa trên một kỹ thuật gọi là “dựng hình không đường ngắm” để từ đó chỉ cần sử dụng một tia laser duy nhất bắn vào khe hở nhỏ xíu là đã có thể thấy được những vật thể bên trong nó.

“Dựng hình không đường ngắm” (viết tắt là NLOS) không phải là một ý tưởng mới. Nó là một kỹ thuật thông minh đã được hoàn thiện trong các phòng thí nghiệm qua nhiều năm để tạo nên những camera có thể thấy được quanh các góc tường và tạo ra hình ảnh về các vật thể vốn không nằm trong trường nhìn của camera, hoặc bị chắn bởi một loạt các vật cản.

Trước đây, kỹ thuật này lợi dụng các bề mặt phẳng như sàn nhà hay tường nằm thẳng hàng với cả camera và vật thể bị chắn. Một loạt các xung ánh sáng xuất phát từ camera, thường là từ cụm phát tia laser, dội khỏi những bề mặt đó và sau đó dội khỏi vật thể bị ẩn trước khi quay trở lại cảm biến của máy ảnh. Các thuật toán sau đó sẽ sử dụng thông tin về quãng thời gian tia phản xạ quay về để tạo ra một hình ảnh mà camera không thể thấy được. Kết quả có độ phân giải không cao lắm, nhưng chúng thường đủ chi tiết để dễ dàng xác định được vật thể bị ẩn kia là gì.

Kỹ thuật “dựng hình không đường ngắm” (viết tắt là NLOS).
Kỹ thuật “dựng hình không đường ngắm” (viết tắt là NLOS).

Rõ ràng, đó là một kỹ thuật sáng tạo, và một ngày nào đó có thể rất hữu dụng trong các thiết bị như xe hơi tự lái, cho phép chúng có thể phát hiện ra những vật thể bị khuất ở các góc cua trước khi đột ngột xuất hiện trước mũi xe, từ đó tăng cường độ an toàn và khả năng tránh né vật cản của xe. Nhưng các kỹ thuật NLOS hiện nay có một hạn chế lớn: chúng phụ thuộc vào một bề mặt phản xạ lớn, nơi ánh sáng phản xạ dội khỏi một vật thể ẩn có thể được đo đạc và phân tích. Việc dựng hình các thứ bên trong một căn phòng kín từ bên ngoài là điều bất khả thi - ít nhất là cho đến thời điểm hiện tại.

Kỹ thuật dựng hình lỗ khoá, phát triển bởi các nhà nghiên cứu tại phòng thí nghiệm Hình ảnh Điện toán Stanford, được đặt tên như vậy bởi tất cả những gì nó cần để thấy được thứ bên trong một căn phòng kín là một lỗ bé tí (như lỗ khoá hay lỗ thủng trên tường) với kích thước vừa đủ để tia laser xuyên qua, tạo nên một chấm sáng trên bức tường trong phòng. Giống như ở các thí nghiệm trước, tia laser sẽ dội khỏi bức tường, một vật thể trong phòng, rồi dội khỏi bức tường lần nữa, và trong quá trình đó, vô số quang tử (photon) sẽ dội ngược lại qua lỗ khoá để quay về camera vốn được trang bị một bộ tách sóng quang đợt thác đơn quang tử (viết tắt là SPAP) để đo thời gian quay về.

Nếu là vật thể tĩnh, kỹ thuật này đơn giản là không thể tính toán được thứ nó nhìn thấy.
Nếu là vật thể tĩnh, kỹ thuật này đơn giản là không thể tính toán được thứ nó nhìn thấy.

Khi vật thể ẩn trong phòng là vật thể tĩnh, kỹ thuật dựng hình lỗ khoá mới này đơn giản là không thể tính toán được thứ nó nhìn thấy. Nhưng các nhà nghiên cứu đã phát hiện ra rằng một vật thể di chuyển khi tiếp xúc lâu với các xung ánh sáng từ tia laser sẽ tạo ra đủ dữ liệu dùng được để thuật toán tạo ra hình ảnh về vật thể đó. Chất lượng ảnh cho ra thậm chí còn tệ hơn những kỹ thuật NLOS trước đó, nhưng vẫn cung cấp đủ chi tiết để đoán được kích cỡ và hình dáng của vật thể ẩn. Một con ma-nơ-canh trông như một thiên thần huyền ảo, nhưng khi kết hợp với AI nhận dạng hình ảnh được huấn luyện đầy đủ, thì việc xác định một con người (hay một vật thể dáng người) ở trong phòng kín có lẽ rất khả thi.

Nghiên cứu này một ngày nào đó sẽ mang đến cho lực lượng cảnh sát hoặc quân đội một phương pháp để đánh giá rủi ro của việc ập vào một căn phòng trước khi thực sự phá cửa và đột kích vào trong - những gì họ cần chỉ là một vết nứt nhỏ trên tường, hay một khe hở quanh cửa sổ hay cửa chính. Kỹ thuật mới cũng hứa hẹn tạo ra những giải pháp đột phá cho các hệ thống điều hướng tự động nhằm phát hiện các nguy cơ tiềm ẩn trước khi chúng trở thành một mối đe doạ thực sự trong những tình huống mà các kỹ thuật NLOS trước đây không hữu dụng do hạn chế về môi trường.

Cập nhật: 14/09/2021 Theo VnReview
  • 2.928

Theo dõi cộng đồng KhoaHoc.tv trên facebook