自律走行車の開発レースの勝敗を決める「LiDAR」技術 ──その古くて新しい歴史と課題

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自律走行車の開発レースの勝敗を左右するとされ、ウェイモとUberの裁判の火種ともなったセンシング技術「LiDAR(ライダー)」。アポロ15号でも使われ、実は数十年の歴史をもつこの技術は実際、どのようなものなのか。その仕組みと歴史、そして課題をひもといた。

TEXT BY ALEX DAVIES
TRANSLATION BY ASUKA KAWANABE

WIRED(US)

シリコンヴァレー、ピッツバーグ、ボストン、サンフランシスコ──。自律走行車がテスト走行している都市に住んでいれば、疑問に思ったことがあるかもしれない。クルマの上についている、あの大きくなりすぎたガムドロップのような物体は何だろうか?

あれはLiDAR(ライダー)と呼ばれる装置だ。「みんなのための自律走行車」の開発レースが加熱しているいま、勝負の行方を左右する最も大事なハードウェアといってもいいだろう。

そもそもLiDARとは何か

LiDARの仕組みは、レーダーに似ている。ただし、電波ではなくパルス状の赤外線を照射し、周りの物体に反射して返ってくるまでの時間を測定する。この照射・測定の流れは1秒に数百万回行われる。

集められた情報は点群へと集約される。点群とは、リアルタイムの3Dマップのようなものだ。データは詳細なものであり、物の位置だけでなく、それが何かを特定するのにも使える。車載コンピューターで物体を識別し、動きを予想し、その後どう運転するべきかを予測できる。

自律走行車は周りの世界を“見る”ために、レーダーやカメラなどほかのセンサーも使っている。しかし、どれもレーザーヴィジョンに太刀打ちできるものではない。レーダーは信頼できるが、腕や脚を識別できるほどの解像度はない。カメラはそうした詳細を把握できるが、2D画像を3Dにするには機械学習技術を使ったソフトウェアが必要だ。

一方、LiDARは精密に測定した信頼に足るデータを、コンピューターで処理しやすい状態で集められる。だからこそ、自律走行車の開発レースでプレイヤーたちは、運転手のいない完全なロボットカーをつくるのに、このレーザーセンサーを必要不可欠だと考えている(例外として有名なのは、イーロン・マスクだ。彼はカメラで十分だと判断しているらしい)。

同じ理由から、アルファベットの自動運転部門であるウェイモ(Waymo)とライドシェア大手のUberはLiDARを巡って一大裁判の渦中にある。ウェイモは長らく研究に従事していたエンジニアのアンソニー・レヴァンドウスキーがUberに転職した際、LiDAR関連情報をもちだしたと主張している。

さらに、数十の企業が競ってLiDARの弱点を克服しようとする要因でもある。LiDARの技術はまだ未熟で、道路での“厳しい生活”には耐えられそうにないからだ。

アポロ15号も月のマッピングに使っていた

レーザーを用いたセンシング技術には、すでに数十年の歴史がある。例えば、米航空宇宙局(NASA)のアポロ15号はこの技術を月のマッピングに使っていた。しかし、この技術が自動車の世界に導入されたのは2005年のことだ。

きっかけは、ヴェロダインというスピーカーメーカーの最高経営責任者(CEO)で、エンジニアでもあったデイヴ・ホールという人物だった。ロボットカーレース「DARPAグランド・チャレンジ」に参加する際、周辺環境をもっとよく把握するため、北米トヨタが開発したピックアップトラック「タンドラ」を改良しようと考えた。

彼は押しつぶしたミラーボールのようなデヴァイスにレーザー送受信センサーを64個搭載し、ルーフパネルに取り付けた。すると突然、新しい視界が開けたのだ。

初歩的なレーザースキャナーを使っていたほかのチームは、この技術を知って騒ぎ立てた。ヴェロダインはハイエンドスピーカーの生産をやめ、LiDARをつくり始めた。再びレースが開催された07年、本気の出場者はみな、ヴェロダインのLiDARをルーフパネルにつけていた。

それから10年以上がたち、自律走行車は着々と商用化の方向へ進んでいる。一方、LiDAR技術はまだ開発途上にある。

トヨタも信頼を置く若きCEOが開発中

まず、LiDARは高価だ。街を走るロボットカーはすべて、周辺環境を把握できなければならないが、いちばん安いヴェロダインのセンサーでも4,000ドル(約48万円)する。全車両に取りつけるとすれば大きな出費だ。ウェイモやゼネラルモーターズ(GM)[日本語版記事]といったビッグプレイヤーたちは独自に開発したLiDARを使っているが、コストを公表していない。

次に、LiDARをクルマで機能させるのはとても難しい。クルマに搭載されるものはすべて、頑丈かつ信頼でき、でこぼこ道や極端な温度差にも耐え、何年も使えなくてはならない。ひとりで何台もの自律走行車を操作するのであれば問題は軽減されるが(ノンストップでクルマを走らせ、定期的にメンテナンスに出すことでコストを償却するのだ)、やはりLiDARには改良が必要だ。

この重要なレーザーセンサーをもっとよく知るべく、われわれはLiDARを開発しているルミナーテクノロジーズのCEO、オースティン・ラッセルに会いに行った。彼は6年前、ルミナーを創設するためにスタンフォード大学を17歳で退学している。

すでにトヨタ自動車との提携にも署名し[日本語版記事]、自社のセンサーが現在、市場に出ているどんなセンサーよりも遠い場所を、どこよりも高い解像度で見渡せると話す。

では、おもちゃの銃から発射された矢は、見えるのだろうか? その結果は冒頭の動画で確認してほしい。

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