LA VISIÓN DEL FUTURO

El inventor sexagenario que se ha forrado poniendo 'ojos' a los coches autónomos

El sexagenario David Hall, CEO de Velodyne, pasó de vender ‘subwoofers’ a inventar un innovador lídar rotatorio que hoy usan numerosas empresas en sus coches sin conductor.

Foto: Un vehículo Ford con varios sensores de la compañía Velodyne sobre el techo (Ford)
Un vehículo Ford con varios sensores de la compañía Velodyne sobre el techo (Ford)

En 2011, cuando los coches autónomos aún nos parecían futuristas, una flota de Toyota Prius modificados por Google ya circulaban sin humanos al volante. Cámaras, radares o GPS les ayudaban a surcar las carreteras. Además, llevaban un extraño dispositivo giratorio sobre el techo, que Chris Urmson, uno de los líderes tecnológicos del proyecto por aquel entonces, calificó como el “corazón” del sistema.

Aquel aparato era un lídar de la compañía Velodyne que, gracias a sus haces de luz láser, generaba un mapa 3D del entorno para mejorar el sentido de la vista del vehículo. El gigante de Mountain View no ha sido el único en usar los sensores de esta veterana empresa. Ford, Baidu, Apple o Mercedes-Benz también han comprado sus ojos electrónicos para lograr que sus coches perciban el entorno y se desplacen solos.

Aunque Velodyne lleva más de una década instalando sus lídares en miles de vehículos autónomos, no se ha dedicado siempre al sector de la automoción: comenzó vendiendo ‘subwoofers’ de alta gama en los 80. Fue su fundador, el inventor David Hall, el que ideó por diversión ese lídar que se ha convertido en un participante aventajado en la inacabada carrera de los coches sin conductor.

Google usó los sensores de Velodyne en sus primeros coches autónomos (Wikimedia Commons)
Google usó los sensores de Velodyne en sus primeros coches autónomos (Wikimedia Commons)

De los altavoces al DARPA Grand Challenge

“Soy básicamente un introvertido, un ‘nerd’ adelantado a mi tiempo”. El propio David Hall se definía así hace unos meses. Cuenta que fabricó su primer amplificador con tan solo cuatro años. Tras estudiar ingeniería mecánica, desarrolló otro invento: un tacómetro, un dispositivo que mide la velocidad de giro de un eje, que patentó en 1979 y atrajo la atención de algunas compañías.

Poco después, su abuelo le prestó 250.000 dólares (unos 600.000 euros teniendo en cuenta la inflación) para comenzar a vender los equipos de audio que él mismo desarrolló. Velodyne, el nombre que puso a su empresa asentada en California, fue viento en popa algunos años, y entre sus clientes figuraban famosos como el fallecido actor Robin Williams.

Pero además de la música, a David Hall le apasionaban los robots. Junto a su hermano Bruce, con el que cofundó Velodyne, concibió a Drillzilla, un fiero autómata dotado de cuchillas que demostró su capacidad para destrozar a otras máquinas en el programa de televisión ‘Robot Wars’ en 2001. “Era más que nada una excusa para publicitar nuestro altavoz Velodyne”, defendió Hall, que también participó en ‘Battlebots’, otro popular ‘show’ de peleas robóticas.

En 2004, él y su hermano decidieron “mostrar algunas habilidades informáticas y divertirse” con un robot de mayores dimensiones. DAD fue el nombre que pusieron al vehículo con el que se presentaron al DARPA Grand Challenge, una competición organizada por el Departamento de Defensa de Estados Unidos que supuso el preludio del ‘boom’ de los coches sin conductor.

En 2001 concibió a Drillzilla, un autómata dotado de cuchillas capaz de destrozar a otras máquinas

A diferencia de DAD, que solo llevaba cámaras estereoscópicas, algunos de los vehículos participantes hacían uso de la tecnología lídar: contaban con dispositivos que emitían un pulso láser. Estimando el tiempo que tarda en ir y volver la señal, medían la distancia a los objetos de alrededor. Sin embargo, ninguno de los equipos de aquel primer certamen logró terminar la carrera por el desierto del Mojave.

Algunos volvieron a probar suerte, como los hermanos Hall. Intrigados por los ojos de otros vehículos autónomos, los dos miembros del equipo DAD se presentaron al año siguiente con un lídar con un campo de visión de 360º en tiempo real y 64 haces de luz sobre el coche.

El equipo DAD en el DARPA Grand Challenge de 2004 (DARPA)
El equipo DAD en el DARPA Grand Challenge de 2004 (DARPA)

”Vieron que ninguno de los equipos tenía un sensor adecuado para las condiciones de la carrera, por lo que se propusieron crear un lídar 3D de alta densidad que [...] por lo tanto tuviera un muy buen conocimiento de la situación”, explica a Teknautas John Dolan, investigador del Robotics Institute de la Universidad Carnegie Mellon.

“Fue el primer lídar comercial omnidireccional. Todos los lídares anteriores tenían un campo de visión limitado, de 180 a 270º”, destaca Davide Scaramuzza, director del Robotics and Perception Group de la Universidad de Zúrich. Este investigador detalla que, además, el hecho de ser un lídar 3D permitía al modelo de Velodyne ‘ver’ en un espacio tridimensional: frente a otros sistemas 2D, el de Hall escaneaba muchos planos diferentes, lo que suponía otra ventaja.

De competir a comprar

El equipo DAD no consiguió acabar la carrera con aquel lídar inventado por David: el vencedor fue Stanley, el vehículo del equipo de la Universidad de Stanford que lideró Sebastian Thrun, quien posteriormente encabezó la creación del coche autónomo de Google.

Sin embargo, aquel sensor rotatorio llamó la atención de otros equipos, y los hermanos Hall, en lugar de seguir compitiendo en aquel certamen, empezaron a vendérselos. John Dolan fue uno de los miembros del equipo Tartan Racing de la Carnegie Mellon que hizo uso de aquel lídar de Velodyne. Lo combinaron con otros de la marca alemana Sick situados en el parachoques para no perder detalle frente al morro del vehículo.

Capitaneado por el mencionado Chris Urmson que el todopoderoso buscador fichó después y que ahora ha fundado su propia ‘startup’ en el sector (Aurora), el equipo Tartan ganó el DARPA Urban Challenge de 2007. Al igual que ellos, otros cinco vehículos llevaban los lídar de Velodyne encima, avalando su utilidad.

David Hall inventó un lídar 360º y 3D para competir en su segundo DARPA Grand Challenge (Team DAD DARPA)
David Hall inventó un lídar 360º y 3D para competir en su segundo DARPA Grand Challenge (Team DAD DARPA)

Un invento por diversión que dio el salto a las empresas

Con aquellos innovadores y precisos lídares, capaces de detectar obstáculos a 120 metros pero bastante más caros que los de la competencia y que el resto de sensores destinados a que los coches autónomos perciban lo que les rodea (su coste partió de 75.000 dólares, 60.000 euros al cambio actual), la empresa de altavoces cambió de rumbo. Eso sí, siempre bajo la batuta de David Hall, que continúa siendo su CEO a sus 65 años.

“Poca gente ha sido capaz de dirigir exitosamente una empresa tecnológica desde hace 35 años y generar el impacto en el mercado que David Hall ha generado”, alaba Mike Jellen, presidente de Velodyne Lidar, en declaraciones a Teknautas. El negocio de los lídares eclipsó al de los equipos de audio, así que se separó, si bien Velodyne continúa vendiendo ‘subwoofers’.

En 2016, Baidu y Ford invirtieron 75 millones de dólares (60 millones de euros) cada una en la compañía. La empresa china pretendía que Velodyne desarrollara sensores más sofisticados, mientras que el objetivo de la marca de automóviles estadounidense era abaratar su coste. No obstante, Velodyne ya ofrece modelos más asequibles y compactos que el original, el rey de la firma. Uno de ellos es el VLP-16 Puck, de 16 capas, cuyo precio acaban de reducir a la mitad (4.000 dólares, unos 3.200 euros), pero que todavía sigue siendo caro a ojos de muchos.

Baidu y Ford son dos de sus principales valedores: han invertido 75 millones

Aunque la mayoría de sus acuerdos son confidenciales, Jellen asegura que sus sensores están siendo utilizados por unos 50 programas de coches autónomos, sin contar con sus aplicaciones para drones y robots. En la actualidad, 500 personas trabajan a tiempo completo en Velodyne en 5 instalaciones diferentes.

De hecho, la compañía inauguró el año pasado una megafábrica para aumentar la producción, que pretenden automatizar al máximo con el fin de reducir los costes. Velodyne Lidar es rentable: el año pasado logró cumplir su objetivo de ingresos de 175 millones de dólares (140 millones de euros). Aunque no hace pública su valoración de mercado, Forbes la cifró el año pasado en torno a los 2.000 millones de dólares (1.600 millones de euros) basándose en sus ingresos esperados. Se estima que David Hall tiene el 50 % de las acciones, por lo que su patrimonio podría ascender a los 1.000 millones de dólares.

 David Hall lleva más tres décadas liderando la empresa que fundó (Velodyne)
David Hall lleva más tres décadas liderando la empresa que fundó (Velodyne)

La nueva competición para que los coches vean

Mientras tanto, algunas marcas que desarrollan coches autónomos están optando por soluciones diferente a las de Velodyne. Además, están surgiendo nuevas empresas en el sector de lídar. Aunque Google fue uno de sus mayores clientes, Waymo desarrolla ahora sus propios sensores, con los que aseguran haber reducido notablemente el coste.

Su trabajo ha inspirado a empresas como Uber que se han lanzando a replicar su éxito

Uber también ha comprado los dispositivos de Velodyne, pero el año pasado anunció que iba a desarrollar los suyos para los camiones autónomos de Otto, desatando una guerra con Waymo. La empresa de Alphabet denunció al gigante del ‘ridesharing’ porque un exempleado que se había pasado a esa compañía, Anthony Levandowski, presuntamente habría robado información confidencial sobre su lídar.

Por su parte, Toyota acaba de presentar un coche con el lídar de Luminar, una nueva empresa que está desarrollando sensores que trabajan en longitudes de onda larga para extender su alcance más allá de los 200 metros. En el extremo opuesto está Tesla, que ha descartado esta tecnología: sus vehículos semiautónomos disponen de cámaras, radar y ultrasonidos, y Elon Musk pretende alcanzar la autonomía total en dos años.

¿Un único ojo de los coches?

Pensamos que es un error [prescindir del lídar] para resolver todos los problemas de la conducción autónoma. Si te restringes a la autopista es perfectamente asumible, pero cuando estás en un contexto urbano, en el que hay muchísima más diversidad de situaciones y de elementos que se mueven, ahí necesitas más precisión y el lídar es más relevante”, defiende Jorge Villagra, responsable del programa Autopía del Centro de Automática y Robótica, un organismo mixto de la Universidad Politécnica de Madrid y el CSIC.

Si el lídar es relevante, ¿puede ser el único ojo de los coches autónomos? “Hay circunstancias medioambientales de climatología en las que funciona muy mal, como la nieve o la lluvia muy intensa”, explica Villagra, que cree que no se puede prescindir de cámaras o radar como sistemas de visión complementarios.

El equipo Tartan Racing ganó el DARPA Urban Challenge de 2007 llevaba un lídar de Velodyne (Wikimedia Commons)
El equipo Tartan Racing ganó el DARPA Urban Challenge de 2007 llevaba un lídar de Velodyne (Wikimedia Commons)

No romper la estética del coche

Los vehículos del programa Autopía, un proyecto que comenzó antes que el de coches autónomos de Google, utilizan sensores lídar de la marca Ibeo, mucho más asequibles pero con cuatro capas frente a las 64 del lídar original de Velodyne (“va a estar un poco más ciego”) y que, en lugar de situarse sobre el vehículo, se pueden colocar a su alrededor para tener un campo de visión de 360º. Con esa disposición, por la que apuestan algunos fabricantes, se evita uno de los problemas de los modelos Velodyne: la ruptura de la estética del coche.

Es más, la alternativa de futuro parece otra, y son muchas las empresas que pretenden pisar los talones a Velodyne apostando por ella. En el reciente Consumer Electronic Show, un buen puñado de ‘startups’ nacidas después que Velodyne y que también han recibido cifras multimillonarias para financiarse, como la israelí Innoviz o la estadounidense Quanergy, han presentado sus lídares de estado sólido.

Su principal ventaja es prescindir de las partes móviles que la mayoría de los sensores tradicionales, como los de Velodyne, usan para dirigir sus rayos láser. “La idea es hacer lo que hacen los espejos giratorios de manera electrónica, es decir, que se pueda programar el ángulo al que se dirige el haz”, detalla Villagra, investigador del CSIC. Así, los lídares de estado sólido evitarán problemas de mantenimiento y se espera que sean más baratos.

“Creo que tener nuevos competidores es un signo de un mercado muy sano y estoy satisfecho con los productos que estamos vendiendo”, defiende Jellen. La veterana empresa también está intentando adaptarse a los nuevos tiempos. Además de reducir el precio de su lídar de 16 capas, acaban de presentar otro mucho más potente, con 128 canales láser. La empresa anunció hace tiempo que estaba trabajando en un lídar de estado sólido, si bien su fecha de salida sigue siendo una incógnita.

“Dado que ellos tienen recursos y ya han dominado el mercado, creo que permanecerán en una posición líder por un tiempo”, opina Scaramuzza, que considera que Velodyne seguirá la cabeza “si se apresuran y lanzan rápidamente un lídar barato de estado sólido antes que sus competidores”.

El último sensor presentado por la empresa supone un auténtico avance al contar con 128 canales láser

Mientras Velodyne intenta mantenerse en los primeros puestos de la competición, David Hall, su fundador y CEO, sigue trabajando en otras tecnologías. Apasionado del mar, vive en una casa flotante y está perfeccionando un sistema para mantener los barcos estables.

De hecho, la tecnología marítima es desde hace tiempo otra de las ramas de Velodyne, una empresa en la que también ha implicado a otros miembros de su familia. Su esposa, Marta Hall, es la directora de desarrollo de negocio. Este ingeniero con alma de inventor aún tiene ganas de seguir innovando, mientras su creación más famosa forma parte del puzle para que los coches sin conductor, como los que Google presentó hace algunos años, pasen de ser un sueño futurista a convertirse en una realidad.

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