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今天的汽车内部结构非常智能，配备了数十台计算机，可以实时监控和调整机械和电气系统。然而，前灯仍然相当“笨”。在过去的一个世纪里，它们的光源已经从乙炔灯和油灯发展到钨丝灯，再到 LED 灯，但除了少数豪华车上配备的先进前灯外，它们只是照亮前方的一切。
这种局限性有时会造成问题，因为不加区分的照明会反射暴风雪和雨水的光线，并为迎面而来的驾驶员造成眩光，即使在干燥的天气中也是如此。所谓的自适应前灯即将进入市场，在精选的奥迪、宝马、梅赛德斯和其他一些昂贵的车辆上配备，具有自动调光器、在车辆转弯时重新定向前灯的马达，或改变光束模式以避免照射到其他驾驶员眼睛的照明阵列。不幸的是，即使是这些智能前灯系统通常也只具备这些功能中的一种。
卡内基梅隆大学机器人研究所的研究人员正试图突破这些界限，开发一种可编程前灯，通过动态适应更广泛的驾驶条件来提高驾驶员的可见度。该团队在研究所的照明与成像实验室工作，正在开发一种前灯系统，该系统可以避免照亮恶劣天气中的雨滴或雪花，即使在使用远光灯时也能减少眩光，比相邻车道更明亮地照亮驾驶车道，并为道路上的障碍物提供早期视觉警告。
他们的智能前灯是一个循环系统，可以持续读取、评估和响应驾驶条件。前灯摄像头感应并捕捉车辆前方的图像，然后由计算机处理器进行分析。它使用这些信息来控制前灯的空间光调制器，并将来自前灯的单束光分成一百万束更小的光束，每束光束都可以根据需要打开或关闭。
早期版本的卡内基梅隆系统试图通过预测雨滴或雪花的运动和速度，并将前灯照射到它们之间的空间来提高暴风雨中的能见度。2012 年的那个概念验证系统使用数码相机每八毫秒捕捉一次单个雨滴或雪花的运动，然后应用计算机算法来预测每一点降水在几毫秒后的位置。然后，它停用原本会照亮其预测位置中的雨滴或雪花的光束。
研究人员由副教授斯里尼瓦萨·纳拉辛汉领导，声称当汽车以每小时 30 公里的速度行驶时，他们的系统将距离光源四米远的雨水的可见度降低了约 70%。该原型同样降低了雪花的可见度，雪花下落速度较慢，往往比雨滴大，降低了 60%。
该系统的一个版本大约有一个小脚柜那么大——大约是原始尺寸的一半——响应时间不到 1.5 毫秒，这种速度更适合高速公路驾驶。该系统使用吸盘安装在汽车引擎盖上，尽管最新的原型足够小，可以安装在卡车前灯舱中，自该系统诞生以来就帮助开发该系统的机器人研究所项目科学家罗伯特·坦布罗说。
可编程前灯还通过检测迎面而来的车辆并禁用 направленные towards 其他驾驶员的光线来解决眩光问题。这使前灯能够在持续远光灯设置下工作。坦布罗和他的同事正在研究一种方法，根据 GPS 数据调整前灯以照亮前方的道路，本质上是提供一条清晰照明的路径，也照亮特定的路线。关键是增加驾驶员车道上的前灯强度，使其比相邻车道更亮。该系统的摄像头还可以跟踪和聚光照明障碍物——例如，一头跳跃的鹿——以高达每小时 80 公里的速度在距离前灯前方最多五米的地方穿行。
这种多功能前灯距离在大多数车辆上广泛应用还有数年时间，但这在很大程度上与汽车公司愿意为开发和实施底层技术而进行的投资有关，哥伦比亚大学傅氏基金工程与应用科学学院计算机视觉实验室主任Shree Nayar 说。他补充说，一旦下定决心将可编程前灯变为现实，“这里没有任何构成根本技术障碍的东西。”