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Un team di ricercatori della Pointcloud GmbH di Zurigo ha compiuto una svolta tecnologica significativa, integrando un complesso sistema di sensori 4D su un singolo chip di silicio. In precedenza, tecnologie simili richiedevano apparecchiature voluminose, rendendole impraticabili per l'uso quotidiano. Questa nuova invenzione è un sensore di visualizzazione 4D che non solo mappa il mondo fisico in tre dimensioni, ma misura anche simultaneamente la velocità di ogni oggetto in movimento nel suo campo visivo.
A differenza della maggior parte dei droni moderni, che utilizzano il LiDAR (laser radar) a impulsi e richiedono il calcolo della velocità confrontando due fotogrammi successivi, questo nuovo chip funziona con principi diversi. Utilizza un metodo a onda continua modulata in frequenza (FMCW) e un raggio laser continuo. Il cuore del sensore è un array planare focale (Focal Plane Array) composto da 61.952 pixel stazionari. Ogni pixel svolge una doppia funzione: emette e riceve luce laser, reso possibile da una rete di interruttori ottici integrati direttamente sul chip.
Secondo i ricercatori, questo sviluppo contiene oltre 600.000 componenti fotonici, cinque volte di più rispetto ai precedenti dispositivi simili. Questo approccio consente al sensore di rilevare le più piccole variazioni nella frequenza della luce per determinare simultaneamente e con elevata precisione la distanza da un oggetto e la sua velocità istantanea. L'efficacia della tecnologia è stata confermata durante una serie di test. Il chip è stato in grado di creare mappe 3D dettagliate di ambienti interni a distanze comprese tra 6 e 11 metri. Inoltre, ha dimostrato la capacità di distinguere piccoli dettagli architettonici di un edificio situato a 65 metri di distanza e di registrare con precisione la velocità di un disco rotante.
Grazie all'integrazione di tutta l'elettronica necessaria su un substrato di silicio, Remus Nicolaescu, autore principale dello studio, sottolinea che il sistema è pronto per una produzione di massa a basso costo. Le potenziali aree di applicazione del nuovo sensore sono vaste: dall'equipaggiamento di droni e robot autonomi all'integrazione nelle fotocamere dei futuri smartphone per ottenere immagini 4D ad alte prestazioni. Attualmente, il team di sviluppo sta lavorando per aumentare ulteriormente la risoluzione e ampliare la portata del sensore.
La tecnologia 4D, in rapida evoluzione, promette di trasformare diversi settori. Oltre alle applicazioni già menzionate, si prevede che avrà un impatto significativo nella guida autonoma, migliorando la percezione dell'ambiente circostante e la sicurezza dei veicoli. Nel settore industriale, i sensori 4D potrebbero essere utilizzati per il monitoraggio in tempo reale di processi produttivi, consentendo un controllo qualità più preciso e una maggiore efficienza. Anche il campo della medicina potrebbe beneficiare di questa tecnologia, con applicazioni nella diagnostica per immagini e nella chirurgia robotica.
L'innovazione sviluppata da Pointcloud GmbH rappresenta un passo avanti cruciale verso la democratizzazione della tecnologia 4D, rendendola più accessibile e versatile. La possibilità di integrare un sistema di sensori così complesso su un singolo chip apre la strada a nuove possibilità e applicazioni innumerevoli, con un potenziale impatto positivo sulla vita di tutti i giorni. Il futuro dell'imaging e del rilevamento è destinato a essere plasmato da questa tecnologia rivoluzionaria.
