ゲーム デザインに携わる友人が最近、地形学的に詳細にレンダリングされた地球の 3D モデルを見せてくれました。 正確な衛星データがあれば、私たちは渓谷やそれぞれの近隣地域を、まるで二人乗りのように高速で飛び回ることができます。 スーパーマン。 「水中に行けるかどうか見てみましょう」と私たちが太平洋上に飛び立ちながら、彼は興奮しながら言いました。
コンテンツ
- ライダーの問題、ソナーの問題
- PASS の内容
- その下にあるもの
できませんでした。 このモデルは陸上では驚くほど正確でしたが、海底環境をモデル化するためのデータはまったくなかったようです。 それは水面のガラス質の表面の下にあるレンダリングされていない空洞で、あたかもこれが水中バージョンであるかのようでした。 トルーマンショー、そして私たちは世界の終わりに達しました。
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私たち二人とも特に驚きませんでした。 海だったらショックだっただろう 持っていた レンダリングされました。 その情報はどこから来たのでしょうか? そしてそれはどれほど正確だったでしょうか? それは、モデルの作成者が、世界の一流の海洋学者でさえ知らない何かを知っていたことを意味するでしょう。
2020 年代の宇宙探査に関する正当な興奮に対して (イーロン・マスクは「非常に自信がある人類は 2026 年までに火星に向けてロケットを打ち上げるだろうということ）、私たちの惑星の海は、依然としてほとんど地図に載っていない未知の領域であり、より身近な存在です。 水は地球の表面の約 71 パーセントを覆っており、私たちが飲む淡水の占める割合はわずか 3 パーセントであり、四捨五入誤差にすぎません。 しかし、地球の海の圧倒的大部分（最大 95 パーセント）は未踏の謎です。
Google ストリートビューに相当する海底世界の実現にはまだ遠いですが、新たなプロジェクトが進行中です スタンフォード大学の研究者らによる研究は、将来まさにそのようなこと、そしてさらに多くのことへの道を開く可能性があります。 その上。 飛行機を水上に飛ばして、波の下に何が隠れているかをはっきりと見ることができるところを想像してみてください。
それは不可能に思えます。 結局のところ、それは本当に本当に難しいです。
ライダーの問題、ソナーの問題
「空中システムから水中環境を画像化することは困難な作業ですが、多くの潜在的な用途があります。」 エイダン・ジェームス・フィッツパトリックスタンフォード大学電気工学部の大学院生である彼はデジタルトレンドに語った。
このイメージング ジョブの明らかな候補は LIDAR です。 ライダーは、 バウンスレーザー技術 (テスラ以外の) 自動運転車が周囲の世界を認識できるよう支援したことで最も有名です。 これは、パルス状の光波を放射し、それが物体に反射してセンサーに戻るまでにかかる時間を測定することによって機能します。 これにより、センサーは光パルスの移動距離を計算し、その結果、周囲の世界の画像を構築できるようになります。 LiDAR の最もよく知られた用途は依然として自動運転車ですが、他の状況でも強力なマッピング ツールとして使用できます。 たとえば、研究者たちは 2016 年にこれを使用して、 長い間失われた隠された都市を発見する カンボジアのジャングルの鬱蒼とした葉の下で。
ただし、LIDAR はこの種のマッピングには適していません。 高度な高出力ライダー システムは、非常に透明な水域では良好に機能しますが、海洋の大部分、特に沿岸水域は濁って光を通さない傾向があります。 その結果、これまでに行われてきた水中イメージングの多くは、濁った水の中を容易に伝播できる音波を使用する水中ソナーシステムに依存しているとフィッツパトリック氏は述べた。
残念ながら、ここにも落とし穴があります。 水中ソナー システムは、低速で移動するボートに取り付けられるか、ボートによって曳航されます。 飛行する航空機を使用して上空から画像を撮影することは、より短い時間でより広い範囲をカバーできるため、より効果的です。 しかし、音波はエネルギーの 99.9999 パーセントを失わずに空気から水に入り、再び水に戻ることはできないため、それは不可能です。
PASS の内容
その結果、ライダーとレーダー システムは地球全体の景観を地図化しましたが、 「陸地」）、同様の画像処理の対象となっているのは地球上の水域の約 5 パーセントだけです。 マッピング。 これは、オーストラリアだけを示し、残りの部分は秘境のように暗いままにした世界地図に相当します。 帝国の時代 地図。
「私たちの目標は、濁った水の中でも堅牢な画像技術を使用しながら、大規模なカバレッジを提供する飛行体に搭載できる技術を提案することです」とフィッツパトリック氏は述べた。 「これを行うために、私たちは光音響空中ソナーシステムと名付けたものを開発しています。 PASS は、空気中の光の伝播と水中の音の伝播の利点を利用して、空中システムから水中環境を画像化します。」
PASS は次のように機能します。まず、特別なカスタム レーザー システムが赤外光を発射します。この赤外光は、最初のセンチメートルほどの水に吸収されます。 レーザーが吸収されると、水が熱膨張し、水中に伝わる音波が発生します。
「これらの音波は現在、レーザーを使用して遠隔で生成された水中ソナー信号として機能します」とフィッツパトリック氏は続けた。 「音波は水中の物体で反射し、水面に向かって戻ります。 この音の一部 (わずか約 0.06 パーセント) が空気と水の界面を通過し、空中システムに向かって伝わります。 高感度のサウンドレシーバー、つまりトランスデューサーがこれらの音波を捕捉します。 トランスデューサーは、音響エネルギーを電気信号に変換し、この電気信号を画像再構成アルゴリズムに通して、知覚可能な画像を形成します。」
その下にあるもの
これまでのところ、PASS は開発中です。 研究チームは、制御された実験室環境で高解像度の 3 次元イメージングを実証しました。 しかし、フィッツパトリック氏は、これは「大きな水槽ほどの大きさの容器」に入っていることを認めたが、この技術は現在、大きなプール上に展開できる「段階に近づいている」としている。
もちろん、大きなプールと地球の海全体の間にはわずかな違いがあり、これにはかなり多くの作業が必要になります。 特に、より大規模で制御されていない環境でテストする前に解決すべき大きな課題は、乱流の表面波が存在する水中でのイメージングにどのように取り組むかということです。 フィッツパトリック氏は、これは頭の痛い問題ではあるが、「確実に実現可能な解決策がある」ものであり、そのうちのいくつかはすでにチームが取り組んでいると述べた。
「PASSは、未知の海域の深さの地図作成、生物学的環境の調査、失われた残骸の捜索などに使用できる可能性がある」と同氏は述べた。 「私たちが住んでいる地球全体をまだ探検していないというのは奇妙ではないでしょうか？」と彼は付け加えた。 PASS がこれを変えるかもしれない。」
光と音を組み合わせて空気と水の界面を解決することは、大きな変革をもたらすでしょう。 それとその後？ マッピング用ドローンの軍隊を投入して、海面の下に何があるかをついに見せてもらいましょう。
PASS プロジェクトについて説明した論文は次のとおりです。 最近IEEE Access誌に掲載されました.
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