รู้จักกับพลังและความสำคัญของ LiDAR เทคโนโลยีที่ Apple นำมารวมไว้กับกล้อง iPad Pro รุ่นล่าสุด

แอปเปิลเป็นบริษัทที่ให้ความสำคัญกับการพัฒนา ‘นวัตกรรม’ ใหม่ๆ เสมอมา ในการเปิดตัว iPad Pro รุ่นล่าสุด แอปเปิลได้นำเทคโนโลยีอันทรงพลังที่เป็นผลผลิตแห่งวิทยาศาสตร์อย่าง LiDAR (Light Detection and Ranging) หรือไลดาร์ มาใส่ไว้ในในเทคโนโลยีกล้องของตัวเอง

แม้ว่าแรกเริ่มเดิมที เทคโนโลยีนี้เริ่มรู้จักกันโดยทั่วไปผ่านการใช้ใน ‘อวกาศ’ ที่ดูห่างไกลตัวเรา หรือบางคนอาจจะเคยได้ยินจากการใช้ในรถยนต์ไร้คนขับ ซึ่งเราก็อาจจะใช้ไม่ได้ แต่สุดท้ายแล้ว เทคโนโลยีก็พัฒนาจนถึงระดับที่แอปเปิลสามารถนำมาให้ได้บนมือเรา

บทความนี้ จะไปรู้จักเทคโนโลยี LiDAR รวมถึงพลังของมันได้ต่างๆ รวมถึงตอบคำถามว่า ทำไมแอปเปิลจึงตัดสินใจเอา LiDAR มาใส่ไว้ใน iPad Pro รุ่นล่าสุด

รู้จักกับ LiDAR

ก่อนอื่น จะมาทำความรู้จักว่า LiDAR คืออะไร และมีหลักการในการทำงานอย่างไรแบบเบื้องต้น จากชื่อ Light Detection and Ranging เราก็อาจจะพอเดาได้ว่า เครื่องมือนี้ตรวจจับ (Detect) ‘แสง’ (Light) และวัดระยะห่าง (Ranging) ใช่ไหมครับ

เจ้า LiDAR ทำงานโดยการยิงคลื่นแสงเลเซอร์ที่ส่งไปกระทบกับพื้นผิว เพื่อวัดระยะทางผ่านการใช้ ‘ระยะเวลา’ ในการเดินทางของลำแสงออกจากอุปกรณ์ไปถึงพื้นผิวเป้าหมายจนกลับมาที่เซนเซอร์ ผ่านสูตรคำนวณที่ดูไม่ยากอย่าง ระยะทาง = (ความเร็วของแสง x เวลาที่เดินทาง)/2 ความแตกต่างของระยะเวลาของลำแสงต่างๆ ที่ไปกระทบจะสามารถประมวลผลเป็นข้อมูลภาพ 3 มิติได้เลยทีเดียว

ภาพการทำงานของ LiDAR บนเครื่องบิน เพื่อเก็บข้อมูลภูมิประเทศและสิ่งปลูกสร้าง (ที่มา : elprocus.com)

บางคนอาจจะเคยได้ยินเทคโนโลยีที่ชื่อ ‘เรดาร์’ (Radar) ตามสื่อหรือภาพยนตร์ต่างๆ ที่สามารถใช้ตรวจจับวัตถุใกล้ๆ เรดาร์ใช้หลักการคล้ายๆ กัน แต่ใช้คลื่นวิทยุ (Radio) แทนคลื่นแสง (Light) ซึ่งมีข้อจำกัดที่แตกต่างกันนั่นเอง

LiDAR เอาไปใช้ทำอะไรได้บ้าง

ที่จริงแล้ว LiDAR ไม่ใช่ของใหม่ที่เพิ่งคิดค้นได้สดๆ ร้อนๆ แต่ประวัติศาสตร์ของการนำเทคโนโลยีนี้มาใช้ ซึ่งได้มีการรับรู้ในวงกว้างมากขึ้น สามารถย้อนไปได้ถึงปี 1971 ในภารกิจของ Apollo 15 เลยทีเดียว โดยนักบินอวกาศได้ใช้เครื่องวัดระยะสูง (Altimeter) แบบเลเซอร์เพื่อเก็บภาพพื้นผิวดวงจันทร์

ก่อนอื่นเพื่อที่จะให้เห็นภาพว่าตัวเซนเซอร์ LiDAR ซึ่งยิงลำแสงไปที่พื้นผิว จะช่วยให้มันสามารถวัดระยะทาง และสร้างแผนที่ 3 มิติของพื้นที่รอบๆ ได้อย่างไร เลยจะยกเครื่องดูดฝุ่นอัตโนมัติตัวกลมๆ มาเป็นตัวอย่าง

ถ้าเราดูในวิดีโอด้านล่าง (ดูประมาณ 20 วิ) จะเห็นว่าเซนเซอร์จะยิงแสงไปที่วัตถุ ในทีนี้คือผนังและเฟอร์นิเจอร์ต่างๆ เพื่อวัดระยะ หลังจากนั้นมันก็จะวาดภาพแผนที่ของพื้นที่รอบตัวๆ มัน และประเมินว่าจะต้องเข้าไปดูดฝุ่นตรงไหน

อีกหนึ่งนวัตกรรมที่กำลังจะมาอย่าง ‘รถยนต์ไร้คนขับ’ ก็ใช้ LiDAR เพื่อวัดระยะห่างจากวัตถุ ด้วยตอนนี้ LiDAR มีขนาดไม่ใหญ่โตเท่าแต่ก่อนและราคาถูกลง

นอกจากนี้ยังมีข้อดีกว่าการใช้กล้องเพื่อการประมวลผลภาพอย่างเดียว เพราะสามารถเก็บข้อมูลเพื่อสร้างแผนที่ 3 มิติได้ จึงมีความแม่นยำมากขึ้น แต่นี่ไม่ได้หมายความว่า LiDAR จะเป็นพระเอกในรถยนต์ไร้คนขับอย่างเดียวเดียว รถยังคงต้องใช้เทคโนโลยีอื่นๆ มาช่วยประมวลผลด้วย วิดีโอด้านล่าง จะทำให้เราพอเห็นภาพว่ามันทำงานอย่างไร

Waymo ผู้ผลิตรถยนต์ไร้คนขับซึ่งเป็นบริษัทลูกของ Alphabet Inc. หรือบริษัทแม่ของ Google และผู้ผลิตรถยนต์อีกหลายๆ เจ้าก็ใช้เจ้าเทคโนโลยีตัวนี้ ทว่า อีลอน มัสก์ ดูจะไม่ชอบเจ้า LiDAR เอาเสียเลย เลยไม่ใช้ใน Tesla และมองว่าไม่มีประโยชน์ที่จะใช้

อย่างที่หลายๆ คนอาจจำได้ แอปเปิลเองก็มีโปรเจกต์พัฒนารถยนต์ไร้คนขับของตัวเองอยู่ และมีเคยมีข่าวว่ากำลังติดต่อโรงงานเพื่อผลิตเซนเซอร์ LiDAR ที่ตัวเองพัฒนาให้ถูกลง เล็กลง และสามารถผลิตได้จำนวนมากด้วย แต่ไม่กี่เดือนต่อมาก็มีการพบรถที่แอปเปิลพัฒนาอยู่บนถนน และไม่ได้ใช้เซนเซอร์ตัวนี้ แต่ท้ายที่สุดเราก็ได้เห็นเทคโนโลยีนี้มาอยู่ใน iPad Pro รุ่นล่าสุด

สร้างภาพ 3 มิติช่วยทำอะไรได้อีก

จะเห็นว่า ‘แผนที่ 3 มิติ’ เป็นคำที่ปรากฏบ่อยในบทความนี้ เพราะเป็นความสามารถที่มีพลังมากในการศึกษาด้านต่างๆ เช่น ในสายโบราณคดี มีการใช้เฮลิคอปเตอร์หรือเครื่องบินที่ติดตั้งอุปกรณ์ LiDAR เพื่อสแกนหาโบราณสถานที่ซ่อนตัวอยู่ป่าเขา ผ่านการเก็บข้อมูลความสูง (หรือระยะทางจากตัวเครื่องถึงพื้น) จากแสงที่ยิงลงไปเป็นจำนวนมากดังที่ได้อธิบายไป และนำมาประมวลผลเป็นภาพ 3 มิติ

ขอยกตัวอย่างโปรเจกต์ในประเทศเพื่อนบ้านอย่าง Cambodian Archaeological Lidar Initiative ได้นำมาใช้หาสถาปัตยกรรมที่หลบซ่อนอยู่ เทคโนโลยีนี้เองได้เปิดมิติใหม่ที่น่าค้นหาให้กับวงการโบราณคดี

โมเดลภูมิประเทศดิจิทัลของปราสาทพระขรรค์ในกำปงสวาย กัมภูชา แผนที่ภูมิประเทศแบบทรวดทรง พื้นที่ประมาณ 120 ตารางกิโลเมตรที่ถูกเปิดเผยจากต้นไม้และพืชอื่นๆ (ที่มา : Cambodian Archaeological Lidar Initiative)

LiDAR ยังสามารถใช้ในการสำรวจป่า เพื่อเก็บข้อมูลวิเคราะห์สิ่งต่างๆ เช่น ความสูงของต้นไม้ เส้นผ่าศูนย์กลาง ไปจนถึงความหลากหลายทางชีวภาพของต้นไม้เลยทีเดียว จึงทำให้สามารถมีข้อมูลมาเพื่ออนุรักษ์ธรรมชาติได้มากขึ้น และในแง่ของเกษตรกรรม ที่สามารถใช้เก็บข้อมูลเพื่อช่วยตัดสินใจในการกระจายเมล็ดพันธุ์ การใช้ปุ๋ย ไปจนถึงการแยกพันธุ์พืชผ่านการเก็บข้อมูล ทำให้เป็นไปได้ที่เราควบคุมการปลูกพืชต่างๆ เช่น กัญชา

ภาพป่าอุทยานแห่งชาติเอล โดราโด ในรัฐแคลิฟอร์เนีย สหรัฐอเมริกาก่อน-หลังการเกิดไฟป่าครั้งใหญ่ในปี 2014 จากข้อมูลของ U.S. Forest Service และ NASA’s Jet Propulsion Laboratory (ที่มา : NASA)

นอกจากนี้ มีการนำ LiDAR ไปใช้ในด้านอวกาศ ไม่ว่าจะในด้านการสำรวจและที่เกี่ยวกับตัวยานอวกาศเอง, ดาราศาสตร์, ฟิสิกส์, อุตุนิยมวิทยา, นิติวิทยาศาสตร์ ไปจนถึงการทำแผนที่ให้พวกเราใช้ การเก็บข้อมูลมลพิษทางอากาศ อุปกรณ์จับความเร็วรถที่ขับเร็วเกินกำหนด และอื่นๆ ในอีกหลากหลายสายงาน

ภาพพื้นผิวของดวงจันทร์ที่จำลองจากข้อมูลที่เก็บโดย LiDAR สำหรับใช้ในโปรเจกต์​ Luna-27 ที่จะส่งอุปกรณ์ไปบนพื้นผิวดวงจันทร์ในปี 2025 (ที่มา : ESA)

แล้วทำไมแอปเปิลจึงเลือกเอาเทคโนโลยีนี้มาใส่ไว้ใน iPad Pro?

หนึ่งสิ่งที่แอปเปิลพยายามผลักดันในช่วง 3 ปีที่ผ่านมาคือเทคโนโลยี Augmented Reality (AR) หลังจากการเปิดตัวของ ARKit ซึ่งช่วยให้นักพัฒนาสามารถทำแอปที่ต้องการให้มีฟีเจอร์ในลักษณะ AR ได้ ในปี 2560 ที่ผ่านมา และได้เปิดตัวเวอร์ชั่นที่ 3 ไปในปีก่อน

AR คือความพยายามที่จะ ‘ปรุงแต่ง’ โลกความเป็นจริงผ่านการแสดงผลในหน้าจอ เช่น จากที่ไม่มีไดโนเสาร์ยืนอยู่ในสายตาเรา แต่หากมองผ่านจอของอุปกรณ์เราก็จะเห็นอยู่ เกม Pokémon GO เป็นตัวอย่างที่ดีของการใช้เทคโนโลยี AR ด้วย

 

View this post on Instagram

 

A post shared by Rene Ritchie (@reneritchie) on

หากตอบคำถามให้ไวที่สุด การที่มีเซนเซอร์ LiDAR นั้น จะทำให้การแสดงผล AR นั้นสมจริงได้มากขึ้นเป็นอย่างมาก ซึ่งแอปเปิลเคลมว่า LiDAR Scanner ที่ใส่มานั้น “สามารถวัดระยะไปยังวัตถุรอบๆ ที่อยู่ไกลสูงสุด 5 เมตร” เลยทีเดียว และยังทำให้อุปกรณ์ของเราเข้าใจสภาพแวดล้อมได้ดีขึ้น

นี่จึงทำให้ ARKit ที่เปิดตัวมาสามารถทำอะไรเจ๋งๆ ออกมาได้มากขึ้น เช่น จับการเคลื่อนไหวของคนได้อย่างรวดเร็ว และออกแบบให้ AR นั้นสอดประสานกับการเคลื่อนไหวของเรา หรือสร้างสรรค์สภาพแวดล้อมรอบตัวเราใหม่ๆ แบบที่เราไม่เคยเห็นมาก่อน ยิ่งไปกว่านั้น LiDAR Scanner ยังจะช่วยทำให้แอปเครื่องมือวัดต่างๆ ทำงานได้ดีขึ้น เช่น การวัดความสูงของคนและวัตถุ 

ARKit ที่แอปเปิลปล่อยมากว่า 3 ปี จนถึงตอนนี้ก็ยังคงไม่มีแอปที่เรียกได้ว่าสุดยอดหรือขาดไม่ได้สำหรับไอโฟนหรือไอแพดของเรา (อาจจะยกเว้นฟิลเตอร์​ใน Instagram ไว้หน่อย) คนอาจจะยังมองไม่เห็นถึงความสำคัญในระดับที่ขาดไม่ได้ของมัน โดย The Verge มองว่าบางทีเซนเซอร์ LiDAR นี่แหละที่เป็นชิ้นส่วนที่หายไป” ในการทำให้แอป AR นั้นเข้ามามีบทบาทมากขึ้นในชีวิตเรา

ที่เราเห็นว่ากันว่า แอปเปิลก็ได้ปล่อยเดโม่ที่น่าสนใจมากๆ อีกด้วย ดังตัวอย่างด้านล่างนี้ หรือในคลิปด้านบน

เกม Hot Lava ใน Apple Arcade ที่จะเปลี่ยนห้องนั่งเล่นเราให้กลายเป็นห้องลาวา พร้อมสิ่งกีดขวางที่เราต้องหลบไป “เกมสามารถโต้ตอบกับโลกจริงในแบบที่ไม่เคยทำได้มาก่อน จนแทบจะไม่มีเส้นแบ่งระหว่างโลกแห่งความจริงกับโลกเสมือนอีกต่อไป” (ที่มา : Apple)
Studio Mode สำหรับแอป IKEA Place ซึ่งจะเปิดให้ใช้งานภายในปีนี้ (ที่มา : Apple)
หรือในเรื่องการทำงาน แอป Shapr3D ซึ่งเป็นระบบ CAD ที่สามารถสแกนและทำแผนผัง 2D และโมเดล 3D ของห้อง โดยใช้ LiDAR Scanner อย่างแม่นยำ และนำเสนอดีไซน์หรือส่วนต่อเติมในห้องผ่านหน้าจอได้อย่างสมจริง (ที่มา : Apple)
หรือจะเป็นแอป Complete Anatomy ที่จับการเคลื่อนไหวของผู้ป่วย ทำให้นักกายภาพดูความก้าวหน้าและวิเคราะห์อาการได้ดีขึ้น ซึ่งอาจนำไปสู่การเปลี่ยนแปลงครั้งใหญ่ของการรักษาได้ในอนาคต (ที่มา : Apple)

โลกในอนาคตเป็นโลกแห่งการ ‘ปรุงแต่ง’ และ ‘จำลอง’ ความจริงอีกชุดขึ้นมา ความจริงที่เราอาจจะไม่ได้เห็นด้วยตาของเราเปล่าๆ แต่เป็นความจริงที่เห็นผ่านอุปกรณ์อย่างสมาร์ทโฟนหรือแท็บเล็ตที่แอปเปิลกำลังจริงจังกับมันมาก หรืออย่างแว่นตา Virtual Reality (VR) ที่กำลังพัฒนาให้ราคาถูกและมีประสิทธิภาพมากขึ้น ต่อไป พิพิธภัณฑ์​ ถนน ห้างสรรพสินค้า โรงเรียน ฯลฯ อาจจะไม่ได้มี ‘วิธีมอง’ วิธีเดียวอีกต่อไป และนั่นจะทำให้พฤติกรรมการใช้ชีวิตในโลกเราเปลี่ยนแปลงไปอย่างสิ้นเชิง

แน่นอนว่า คงไม่มีใครเอา iPad Pro พกพาไปใช้ยกดู AR ตามสถานที่ต่างๆ ในชีวิตประจำวันจริงๆ ที่ไม่ใช่การทำงานหรือเล่นเกมโดยเฉพาะ ไม่แน่ว่า การที่แอปเปิลนำ LiDAR มาใส่ไว้ที่ iPad Pro ก่อน จะเป็นการเริ่มเปิดทางให้เหล่านักพัฒนาได้ลองเล่นเทคโนโลยีนี้ และสร้างสรรค์แอปใหม่ๆ ออกมา ก่อนที่จะเอาเซนเซอร์นี้ไปใส่ไว้ในไอโฟน ที่พกพาได้ง่าย และสุดท้ายจึงเริ่มเปลี่ยนผ่านไปสู่ยุคแห่ง Augmented Reality อย่างแท้จริง

เรียบเรียงโดย ทีมงาน MacThai 

The post รู้จักกับพลังและความสำคัญของ LiDAR เทคโนโลยีที่ Apple นำมารวมไว้กับกล้อง iPad Pro รุ่นล่าสุด appeared first on Macthai.com.