A vueltas con el LiDAR, el sensor del coche autónomo

En los últimos años, la mayoría de vehículos que se comercializan ya cuentan con alguna tecnología de asistencia a la conducción, ya sea para ayudarnos a aparcar, a mantenernos dentro del carril o a la hora de mantener la correspondiente distancia de seguridad con el resto de coches. Todo ello se ha logrado a base de sensores que monitorizan el comportamiento de nuestro automóvil y toman referencias del entorno en que se mueve. Incluso algunas compañías como Tesla ha elevado esta clase de sensorica a un nuevo nivel en el que ya ofrece experiencias cercanas a la conducción autónoma (no exentas precisamente de fallos, todo sea dicho). 

Sin embargo, para lograr esa ansiada conducción autónoma (que llegará, a juicio de los analistas, entre 2023 y 2026, en 2025 a juicio de Nvidia, 2030 según Bosch) esos sensores no son suficientes: ninguno ofrece una monitorización total del contexto del vehículo, presentan ángulos ciegos y no permiten operar en entornos en tiempo real donde haya que prestar atención a demasiados estímulos distintos. 

Ahí es donde entra en juego la gran baza de la innovación, con una nueva categoría de tecnología llamada LiDAR que ya ha sido calificada en el sector como "el sensor del coche autónomo", pese a que sus orígenes se remontan a la década de 1960.  Este sistema (cuya siglas significan Light Detection And Ranging) entremezcla las capacidades de la luz y del radar, tal y como hacen los murciélagos en la naturaleza: el LiDAR emite un haz de luz láser que, cuando regresa de vuelta tras impactar con un obstáculo, ayuda al sistema a identificar los objetos cercanos al vehículo y la distancia a la que se encuentran.

Sus limitaciones

El LiDAR obtiene, de ese modo, una recreación en tres dimensiones de todo el entorno del coche, con una visión completa de 360 grados. Una información esencial para que, posteriormente, los algoritmos de conducción autónoma puedan tomar decisiones precisas en los momentos más cruciales.

Pero no es oro todo lo que reluce, puesto que la gran promesa del LiDAR aún enfrenta retos técnicos de difícil solución. El primero de ellos tiene que ver con la distancia a la que puede detectar los distintos objetos que rodean al vehículo: la mayoría de los sistemas -como los de Velodyne, los más vendidos- usan una longitud de onda de 905 nanómetros, lo que permite alcanzar unos 100 metros de distancia. Compañías como Volvo ya están trabajando en soluciones como la de Luminar que permite ampliar el campo de visión a 250 metros, usando para ello una luz de longitud de onda de 1550 nanómetros.

Tampoco podemos obviar el hecho de que muchos de los LiDAR disponibles en el mercado ofrecen resultados cuanto menos problemáticos cuando hay niebla, lluvia o nieve. La razón está en que la luz refleja de forma extraña y devuelve métricas poco acertadas, tanto del tipo de objetos que hay en la carretera como de la distancia a la que nos los encontraremos.

La resolución de las imágenes que toma el LiDAR así como la velocidad a la que puede procesarlas también son retos a superar, máxime cuando se están constatando los problemas que los vehículos de Waymo y Uber tienen a la hora de reaccionar a obstáculos imprevistos o a corta distancia del vehículo, así como a diferenciar correctamente los elementos presentes en la vía.

Y, finalmente, llegamos al principal problema de los LiDAR en la actualidad: su coste y escalabilidad. Estos sensores comenzaron vendiéndose a la friolera de 100.000 dólares la unidad. En la actualidad, el precio se ha reducido bastante, hasta el punto de que el sensor básico de Velodyne -empresa en la que Nikon ha invertido este año unos 25 millones de dólares- se vende actualmente a 4.000 dólares. El mejor del mercado, desarrollado por esta misma firma, con alcance de  300 metros, y capaz de generar hasta cuatro millones de puntos de datos por segundo, sigue costando nada menos que 68.000 dólares. Seguramente las economías de escala y la democratización del coche autónomo harán bajar este precio un poco más, pero en la industria coinciden en que se trata de un componente demasiado caro para ser introducido en grandes volúmenes de vehículos, especialmente aquellos de gama media o baja.

En declaraciones a INNOVADORES, la germana Bosch asegura que "hay muchas ideas diferentes para un LiDAR adecuado en el mercado, pero muchas de ellas desaparecerán porque se encontrarán con grandes problemas en los detalles: peso, volumen de la caja, consumo de energía o necesidades de mantenimiento". En opinión de este fabricante de componentes para automóviles,  "aunque la mayoría de fabricantes de coches saben que el LiDAR es un sensor fundamental para la conducción automatizada, se sabe que su coste no se va a optimizar en la próxima generación. Hoy por hoy, no hay ningún sensor LiDAR seguro y fiable que pueda producirse en grandes volúmenes a costes razonables".

¿Existen alternativas?

Hemos preguntado a analistas, expertos en automoción y universidades sobre si es imprescindible usar el LiDAR para conseguir el tan ansiado coche autónomo. La respuesta unánime ha sido "sí", pero con matices. Y es que, no hemos de olvidar que este mismo radar no opera de manera aislada, sino que puede trabajar conjuntamente con otras tecnologías de radar tradicional, cámaras de vídeo y sensores ultrasónicos. Tesla, por ejemplo, ha renunciado a incorporar el LiDAR por considerarlo innecesario y demasiado caro. Y, regresando al caso de Bosch, sus gurús apelan a "usar tantos sensores como sea necesario, tan pocos como sea posible".

Entre las alternativas más disruptivas encontramos, por ejemplo, la propuesta de la norteamericana AEVA, que opta por un haz láser continuo con más alcance y pecisión -incluso en condiciones atmosféricas adversas- pero a menor coste que el LiDAR. También hay quienes se la juegan con una cámara térmica, que pueda detectar personas, coches y otros objetos en base a su huella de calor. Esta idea, impulsada por compañías como AdaSky, ofrece un mayor campo de visión y ocupa menos espacio que el LiDAR, pero se duda de su precisión y respuesta ante objetos que no desprendan calor.

El mercado del LIDAR

A pesar de todo (o gracias a todo ello), el mercado asociado al LiDAR y otras sensóricas para el coche autónomo está en un momento de plena ebullición. No en vano, un reciente estudio de la firma de investigación MarketsandMarkets recogía que el mercado asociado a este sensor facturó alrededor de 677,5 millones de dólares en 2017, con la previsión de alcanzar los 1.809 millones en 2023, a una tasa anual compuesta del 17,2% en este lustro. 

Según estos analistas, la "superioridad tecnológica de LiDAR y la tendencia al alza de los vehículos semiautónomos" serán catalizadores fundamentales en este despegue económico, que tendrá que luchar contra "las restricciones ambientales y la complejidad asociada a la integración de esta tecnología en el vehículo". Los consultores no obvian tampoco el tema del precio, y lo consideran el gran obstáculo para la democratización masiva de coches equipados con LiDAR.

Previsiones que se quedan cortas si las comparamos con las ofrecidas por otra casa de análisis, Mordor Intelligence. Según esta fuente, ya en 2017 el mercado del LiDAR estaba valorado en 1.690 millones de dólares y se espera un crecimiento anual del 12,66% hasta llegar a los 3.455 millones en 2023. También sus expertos consideran que "los sistemas LiDAR usados en coches autónomos cuestan alrededor de 60.000 u 80.000 dólares, un precio relativamente alto", aunque destacan que este sistema "funciona mejor en el perfilado preciso de objetos estáticos o dinámicos en largas distancia" que otras alternativas.