本文发表于《大众科学》的前博客网络，反映了作者的观点，不一定代表《大众科学》的观点
夜晚驾车穿过倾盆大雨或鹅毛大雪时，您会注意到车头灯照亮雨点或雪花的漩涡，而不是照亮前方的道路。一组研究人员建造了一种这样的“智能”车头灯系统，他们认为，通过预测雨点或雪花的运动和速度，并将车头灯光线照射到它们之间的空隙中，可以大大降低这种安全隐患。(pdf)
这种车头灯实际上是一个灯泡阵列。该系统使用数码相机跟踪单个雨点或雪花的运动，然后应用计算机算法来预测每个雨点或雪花在几毫秒后的位置。它会关闭那些原本会照亮其预测位置的雨点或雪花的灯泡。
卡内基梅隆大学机器人研究所副教授斯里尼瓦萨·纳拉辛汉说：“我们推出了一种可以看穿雨水”和其他降水的车头灯系统。纳拉辛汉的团队与德州仪器和法国巴黎高科矿业学校的研究人员合作，资金来自海军研究办公室、国家科学基金会、三星高级技术研究院和英特尔公司。
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纳拉辛汉首先承认这个概念听起来有点牵强。关键在于，即使是倾盆大雨也仍然主要是空旷的空间。“当我们看到雨水时，我们看到的是条纹，所以看起来降水非常密集地占据了空气，”纳拉辛汉说。“但是，如果您看一下雨水的瞬时快照，实际上是非常稀疏的。即使在雷暴雨中也是如此。”
他和他的同事们建造了他称之为原型“反应式照明”车头灯。它的摄像头每 8 毫秒捕捉一次图像，并在 13 毫秒内相应地调整车头灯中的灯泡。纳拉辛汉声称，当汽车以每小时 30 公里的速度行驶时，它可以将距离光源 4 米远的雨水的可见度降低约 70%。这种原型产品可以将雪花的可见度降低 60%，雪花下落速度较慢，并且往往比雨点更大。
当然，要使智能车头灯发挥作用，它必须在高速行驶时保持准确。纳拉辛汉希望在以至少 95 公里/小时的速度行驶的汽车上测试他的车头灯。“从我们所做的模拟中，我们知道整个系统需要比目前运行速度快至少四倍，才能在雷暴雨中为驾驶员提供 70% 的能见度提升，”他说。“当您高速行驶时，雨水会更快地向您袭来，因此您的系统必须更快。”
研究人员希望通过开发更快的方式将图像从摄像头传输到运行其算法的微处理器，以及从该微处理器传输到车头灯来缩短系统延迟。纳拉辛汉认为，这种对速度的需求可能会伴随着使用发光二极管(LED)阵列而不是灯泡的车头灯。这些 LED 甚至可以与单个芯片上的图像传感器相结合，以促进高速运行。
另一个问题是道路上其他车辆产生的光线。纳拉辛汉坚持认为，如果您在道路上行驶，而迎面而来的车辆也使用反应式照明车头灯，那么这些灯光将对准降水之间的空隙，而不会增加您看到的雨点或雪花的能见度。但是，如果您是唯一使用这种车头灯的人，那么您看穿降水的能力将因其他汽车不加区分地照亮周围一切而受到削弱。
无论如何，纳拉辛汉说，他的智能车头灯系统可能还需要两到三年才能投入使用。
图片由卡内基梅隆大学提供