Belum lama berselang, industri otomotif dibanjiri oleh produsen mobil dan startup teknologi yang menyatakan bahwa mobil self-driving akan segera hadir. Tesla mungkin adalah contoh paling terkenal dari produsen yang bersikap optimis terhadap otomatisasi cepat, tetapi perusahaan lain juga percaya diri. Ford mengumumkan pada tahun 2016 bahwa mereka bertujuan untuk menghadirkan kendaraan otonom penuh bervolume tinggi untuk berbagi perjalanan pada tahun 2021, dan BMW mengklaim pada tahun 2017 mereka akan menyiapkan teknologi Level 5 pada waktu yang hampir bersamaan.
Rupanya sampai saat ini hal ini belum terjadi, dan salah satu alasan terbesarnya adalah kekhawatiran yang terus berlanjut dari regulator dan masyarakat mengenai keselamatan. Kendaraan otonom tidak mampu membuktikan kesiapan mereka untuk menggantikan manusia di belakang kemudi dengan serangkaian kecelakaan besar dan terkadang fatal yang memberikan dampak buruk pada industri kendaraan otonom yang pernah berkembang pesat. Agar sistem ini dapat bekerja, mereka harus mampu melihat jalan dan lingkungan di sekitarnya, dan produsen menggunakan beberapa jenis sensor berbeda untuk mencapai hal tersebut. Namun sistem LiDAR terbukti menjadi salah satu kendala terbesar sejauh ini.
Apa itu LiDAR di mobil?
Sistem LiDAR (Light Detection and Ranging) konvensional menggunakan laser inframerah yang berputar untuk mengirimkan gelombang cahaya yang memantulkan lingkungan di sekitarnya. Sistem mendeteksi dan mengukur gelombang pantulan ini, menggunakan data tersebut untuk membuat gambar 3D dari medan dan objek terdekat. Banyak prototipe kendaraan otonom awal yang memasang laser berputar ini ke atap dalam wadah yang besar dan tidak sedap dipandang. Bertahun-tahun setelahnya, berbagai upaya telah dilakukan untuk menggabungkan sistem ini dengan bentuk mobil yang ada, namun untuk saat ini masih cukup mudah untuk mengetahui apakah kendaraan dilengkapi dengan sistem LiDAR.
Sistem LiDAR di mobil menawarkan beberapa keunggulan dibandingkan metode deteksi lainnya. Kamera sering digunakan oleh produsen untuk melihat jalan di sekitar mobil, namun kamera rentan untuk menjadi buta sementara karena perubahan cahaya yang tiba-tiba seperti keluar dari terowongan atau tingkat silau matahari yang tinggi. Sistem radar juga biasa digunakan namun kurang akurat dalam mengidentifikasi kendaraan yang melaju dengan kecepatan jauh lebih lambat dan terkadang dapat mendeteksi kendaraan kecil seperti sepeda atau sepeda motor. LiDAR tidak terlalu terpengaruh oleh masalah-masalah seperti ini, meskipun ini masih jauh dari solusi sempurna terutama dalam kondisi saat ini.
Mengubah 3D menjadi 2D
Meskipun peta yang dihasilkan sistem LiDAR berbentuk 3D, banyak sistem penggerak otonom mengubahnya menjadi 2D sebelum digunakan untuk bernavigasi. Alasannya sederhana karena peta 2D memerlukan daya komputasi yang jauh lebih sedikit dan sebagian besar sistem dalam mobil saat ini belum dapat memproses peta 3D dengan cukup cepat. Pada tahun 2021, para peneliti di MIT meluncurkan sistem pembelajaran mesin baru yang menjanjikan pengurangan drastis daya komputasi yang diperlukan untuk bernavigasi dengan peta 3D, namun untuk saat ini sistem tersebut masih dalam pengembangan.
Masalah terbesar dalam mengubah data 3D menjadi peta 2D adalah beberapa informasi pasti hilang saat diterjemahkan. Dalam skenario terburuk, informasi tersebut mungkin penting untuk membedakan jenis objek yang ada di depan mobil dan mempengaruhi proses pengambilan keputusan sistem ketika memutuskan bagaimana bereaksi terhadapnya. Sebaliknya, penggunaan data 3D saat ini berarti waktu pemrosesan yang lebih lama sehingga menunda kemampuan sistem untuk menafsirkan dan merespons data yang telah dikumpulkan.
Keterbatasan sistem LiDAR di mobil
Pemrosesan data yang tepat waktu bukan satu-satunya batasan sistem LiDAR saat ini. Sama seperti kamera, sistem LiDAR rentan terhadap pengaruh cuaca buruk termasuk hujan, salju, dan kabut. Tetesan air yang ada di udara dapat memantulkan atau mendistorsi sinyal yang dipancarkan laser sehingga menyebabkan hasil yang tidak akurat. Untuk alasan yang sama, partikel debu di udara juga dapat menimbulkan masalah. Penelitian untuk mengatasi masalah ini sedang berlangsung, namun menurut makalah terbaru yang dibuat oleh para peneliti di Cornell University, masih terdapat kesenjangan yang signifikan dalam data pelatihan yang digunakan untuk mengajarkan sistem self-driving untuk memperhitungkan cuaca buruk.
LiDAR tidak hanya rentan terhadap cuaca tetapi juga merupakan salah satu sistem sensor yang lebih boros daya yang saat ini digunakan pada mobil self-driving. Diperkirakan bahwa menambahkan sensor secukupnya agar kendaraan otonom dapat berfungsi dapat mengurangi jangkauan kendaraan listrik sebesar 2–3%, dan itu belum memperhitungkan sistem komputer yang membutuhkan daya untuk memproses data dari sensor tersebut. Mengingat kekhawatiran akan jangkauan masih menjadi salah satu hambatan yang paling sering disebutkan dalam penerapan kendaraan listrik, apa pun yang semakin mengurangi rentang tersebut akan menjadi sebuah masalah.
Kegunaan lain LiDAR
Meskipun permintaan akan sistem LiDAR telah meningkat dalam beberapa tahun terakhir seiring dengan meningkatnya minat terhadap kendaraan otonom, industri otomotif bukanlah satu-satunya tempat di mana LiDAR digunakan. Ini juga berguna bagi ahli geosains yang ingin memetakan wilayah yang luas untuk tujuan penelitian atau pemantauan, dengan sistem LiDAR yang dipasang pada helikopter atau pesawat untuk mengumpulkan data. Hal ini mencakup tugas-tugas yang pengumpulan datanya menggunakan sistem berbasis darat akan terlalu berisiko, misalnya di wilayah yang rawan longsor atau aliran lahar.
Dalam beberapa tahun terakhir, sistem LiDAR juga telah muncul pada robot yang perlu bergerak secara mandiri seperti robot penyedot debu . Robot yang lebih tua menggunakan sistem radar tetapi terkenal tidak akurat sehingga sering menyebabkan tabrakan dengan furnitur, benda, hewan peliharaan, dan apa pun yang tertinggal di lantai. Sistem LiDAR yang digunakan pada penyedot debu robot kelas atas saat ini dapat memetakan lingkungan sekitar dengan lebih akurat sehingga memungkinkan mereka menghindari bahaya dengan lebih baik.
Apa yang terjadi jika sistem LiDAR berhenti bekerja
Ketika sistem LiDAR berhenti bekerja misalnya pada robot vakum, tidak ada bahaya nyata. Lagi pula, hal terburuk yang bisa terjadi adalah ia tersangkut di tengah ruangan atau di bawah meja. Namun pada mobil otonom yang melaju dengan kecepatan tinggi di jalan raya, risiko terhadap penumpangnya dan pengemudi lain jauh lebih besar. Saat ini mobil semi-otonom yang tersedia secara komersial bergantung pada manusia untuk turun tangan dan mengambil kendali dalam keadaan darurat, namun untuk dapat digolongkan sebagai mobil otonom penuh juga disebut otonomi Level 5, sebuah mobil harus dapat beroperasi tanpa pengawasan manusia.
Para peneliti baru-baru ini mengusulkan agar sistem LiDAR dan ECU yang berlebihan harus dipasang pada kendaraan otonom Level 5 dengan tujuan agar kendaraan dapat berhenti dengan aman jika sistem utama gagal. Memiliki dua sistem pada mobil berarti sangat kecil kemungkinan keduanya akan gagal sekaligus, namun hal ini semakin meningkatkan biaya dan kompleksitas. Tidak ada konsensus mengenai cara terbaik untuk memastikan keselamatan penumpang jika sistem LiDAR gagal untuk saat ini, namun hal ini perlu dilakukan jika masyarakat ingin yakin bahwa kendaraan otonom aman.
Munculnya LiDAR solid-state
LiDAR konvensional juga dikenal sebagai LiDAR mekanis mengandalkan laser yang berputar untuk memancarkan pulsa cahaya. Memiliki komponen yang bergerak dan kerumitan ekstra akan meningkatkan biaya pemeliharaan mobil dan memerlukan lebih banyak elemen yang berpotensi rusak, oleh karena itu penelitian mengenai LiDAR solid-state posisi tetap sedang dilakukan. LiDAR solid-state lebih hemat energi dan jauh lebih murah untuk diproduksi, memecahkan dua keterbatasan terbesar LiDAR mekanis. Namun ia dibatasi oleh bidang penglihatannya, laser yang berputar menciptakan peta 360 derajat, sedangkan LiDAR solid-state saat ini hanya dapat mencapai bidang sekitar 70 derajat.
Teknologi ini masih dalam tahap awal dan memerlukan pengembangan bertahun-tahun sebelum cukup mampu untuk digunakan pada kendaraan otonom. Namun para peneliti berharap hal ini akan memungkinkan sistem LiDAR diperkecil hingga seukuran kamera ponsel pintar.
Potensi gangguan
Meskipun penelitian untuk meningkatkan dan memperkecil LiDAR sedang berlangsung, hal ini membuktikan satu hal, kemungkinan besar kita akan melihat teknologi ini pada mobil otonom dan semi-otonom di masa mendatang. Namun masih ada pertanyaan lebih lanjut yang perlu dijawab sebelum teknologi ini menjadi hal yang lumrah di jalan raya, salah satunya adalah bagaimana memperhitungkan interferensi antara sistem LiDAR pada mobil di sekitar di area dengan lalu lintas padat.
Untuk saat ini hal tersebut tidak terlalu menjadi masalah karena proporsi mobil yang dilengkapi LiDAR di jalan masih sedikit. Namun jika jumlah mobil self-driving meningkat, kemungkinan sistem tertentu menangkap laser yang dipancarkan oleh sistem lain di dekatnya akan meningkat secara signifikan.
Interferensi hanyalah salah satu dari banyak masalah yang harus diatasi oleh kendaraan otonom, namun fakta bahwa kemajuan telah dicapai dalam mengatasi banyak keterbatasan LiDAR saat ini memberikan gambaran positif untuk masa depan. Namun untuk saat ini hal ini tetap menjadi elemen penting meski belum sempurna untuk memastikan bahwa kendaraan otonom generasi berikutnya lebih aman dari sebelumnya.
