Всем Привет!
Беспилотные автомобили - это не фантастическое будущее, а новая реальность. Они предлагают концепцию безопасного передвижения, решение проблем с пробками и полное отсутствие придурков на дороге. Но звучит лучше, чем есть на самом деле. Мы расскажем про сложности внедрения этой технологии, новые разработки и то, почему нам придется подождать. А в конце покажем аварии с участием беспилотников, когда автопилот оказался глупее человека.
История создания и дела сейчас
Идея создания автономных транспортных средств без участия водителя возникла уже давно. Уже в 20-30-х годах прошлого века в разных странах активно проводились эксперименты по разработке машин с радиоуправлением. Первопроходцем принято считать Фрэнсиса Гудини, который построил и продемонстрировал сразу несколько радиоуправляемых авто.
В 30-е годы в разных странах проводились эксперименты с радиоуправляемой военной техникой. В СССР даже было создано два батальона "телетанков", хотя их эффективность оказалась сомнительной в реальных боевых условиях, но идея автономных автомобилей получила новый импульс после появления микроэлектроники.
Первым автомобилем, оснащенным бортовым компьютером и пародией на автопилот, стал "Firebird II", представленный компанией "General Motors" еще в 1956 году. Этот автомобиль считался настоящим воплощением будущего. Он имел титановый корпус, два газотурбинных двигателя, позволяющих развивать скорость до 300 км/ч, не говоря уже про телевизор в салоне.
Сейчас же технологии шагнули далеко вперед, благодаря нейросетям и машинному обучению, автомобили реально могут передвигаться самостоятельно. В Москве, вообще можно вызвать роботакси Яндекс через обычное приложение. Похожая функция есть и у Uber, чьи машины колесили по Нью-Йорку, пока не попали в смертельное ДТП. Но стоит сразу уточнить, что автомобили ездят только по определенному маршруту и на пассажирском сиденье сидит оператор, чтобы контроллировать процесс.
Но сам факт того, что будущее уже фактически наступило – действительно будоражит воображение, ведь одно дело следование по полосе в потоке, как опция в современном авто, а другое – полноценное перемещение без необходимости сидеть за рулем. А как это работает и какие есть важные нюансы – разберем дальше.
Как работает беспилотный автомобиль?
Все автомобили, на которых мы так или иначе ездим, уже включены в систему оценки автономности машин. Правда с нулевой оценкой. Эта степень означает, что автоматизация отсутствует полностью, а пятый уровень предполагает, что компьютер самостоятельно берет на себя вождение и принятие решений. Но таких машин фактически нет на дорогах общего пользования, только в виде концепт-каров без руля, про которые мы расскажем чуть позже. И тут важно понимать, а что вообще делает автопилот. Ведь весь процесс укладывается в четыре этапа, выполняемых в режиме реального времени:
Локализация - это процесс точного определения местоположения беспилотного транспортного средства с ультравысокой точностью, в пределах одного сантиметров. Этот процесс осуществляется с использованием данных, полученных от датчиков, и высокоточных карт, в которых уже содержится огромное количество данных. Например, информация о дорожной разметке, светофорах и автомобильных знаках. Поэтому, даже если на зимней дороге отсутствует видимость полос, это не представляет проблемы для программного обеспечения беспилотного транспортного средства.
Восприятие - идентификация окружающих объектов. Беспилотник фиксирует их, определяет скорость и направление движения с помощью камер и лидаров. Сюда входят все переменные на дороге, пешеходы, активно перестраивающийся таксист или самокатчик. Как и говорили выше - за это отвечает зрение автомобиля, в виде камер и лидаров.
Предсказание - главный этап, когда беспилотник пытается спрогнозировать движение других участников дорожного движения. В основном тут участвуют нейросети, которые худо-бедно научились планировать решения живых людей на основе большой базы данных. При обучении автомобилей - туда специально загружают статистику аварий, подробные случаи с записями на камерах наблюдения, все это учит автомобиль лучше “понимать” живых водителей.
Планирование - это последний этап, когда исходя из полученных данных, алгоритмы беспилотника прогнозируют свои дальнейшие действия и отдают команды системам управления, нажимая на газ или тормоз и управляя рулем. На все этапы должны уходить миллисекунды, как у обычного живого водителя.
Проблема лидаров, почему Тесла отказалась от них?
Как вы понимаете, есть две основные составляющие беспилотного автомобиля - его зрение и ПО, которое обрабатывает полученную информацию. И практически все компании от Яндекса и Uber до Ford и General Motors используют лидары для сбора данных, а некоторые даже специально покупают стартапы или производят их самостоятельно.
Но у лидара есть огромный минус - он не различает цветов, не может классифицировать сложные по форме объекты, а также изображения на знаках, если данных о них нет в загруженной карте. Поэтому машина попросту не может адекватно двигаться в незнакомой местности. Добавьте сюда погоду, ветки деревьев или наледь на знаках, и даже известный маршрут будет испытанием для лидара.
Кроме того, когда прибор видит пакет на дороге, он вполне может распознать в его форме булыжник, резко дав руля или выполнив экстренную остановку. Ну а самое главное, лидар - самая дорогая деталь любого беспилотного автомобиля. Цены варьируются от 10 тысяч долларов и до сотен, если это продвинутый датчик, без описанных выше проблем. Сами понимаете, что в серийное производство такое не запустить, ведь нужна именно массовая замена классических авто, чтобы всё движение на дорогах было прогнозируемым.
Поэтому Tesla полностью отказалась от лидаров. Илон Маск выразился категорично в отношении этой технологии. Его компания принципиально откажется от использования лидаров в своих системах автопилота. Этот шаг обосновывается тем, что подобные системы считаются слишком громоздкими и дорогостоящими. В Tesla считают, что с помощью данных, получаемых от восьми камер, можно успешно определять расстояния до других автомобилей и препятствий, при условии правильного обучения собственных нейронных сетей.
Но лидар - это не единственный камень преткновения, дальше мы расскажем и про другие нюансы, которые не дают беспилотникам развиваться.
Плюсы и минусы беспилотных автомобилей
Конечно плюсов великое множество, можно перевозить грузы в весьма опасных зонах, при природных катастрофах или военных действиях, мы фактически перестаем рисковать людьми. Для гражданского пользования - тоже одни плюсы, улучшается логистика, не нужна зарплата для водителей, оптимизируется расход топлива.
Человечество получает миллионы трудочасов, которые не расходуются на стояние в пробках, снижаются риски ДТП из-за человеческого фактора, а автомобили становятся доступны для людей с ограниченными физическими возможностями. Звучит волшебно, правда? И вроде бы технология уже есть, но какие тогда минусы?
До сих пор нет административной базы для классификации таких авто, непонятно кто несет ответственность в случае ущерба. А прецедентов уже достаточно, когда автопилот неверно рассчитывал информацию и устраивал ДТП даже со смертельным исходом. Сюда же можно отнести и общую надежность ПО, ведь это должна быть программа, которая никогда не отказывает, любой лаг или сбой может стоить несколько жизней.
Это не говоря уже про потерю рабочих мест и возможность выходить из критических ситуаций, которые просто невозможно спрогнозировать, пока на трассах есть обычные машины. Не даром в автошколах учат, что главная опасность на дорогах - это другой водитель. Неадекватную реакцию или маневр попросту невозможно спланировать.
Вот и получается, всё в машинах на автопилоте прекрасно, но только когда каждый автомобиль будет обмениваться данными с какой-то общей системой, которая будет строить и контролировать маршруты, без вмешательства человека за рулем.
Беспилотные грузовики и курьеры
Но самые перспективные направления, где беспилотная технология используется уже сейчас - это область грузоперевозок и курьерской доставки. Компания Tesla представила свой беспилотный грузовик, Tesla Semi, еще шесть лет назад, с амбициозным планом начать массовое производство к 2019 году. Однако в настоящее время производство автомобилей приостановлено до тех пор, пока Tesla не сможет самостоятельно производить батареи для своих машин, несмотря на огромное количество предварительных заказов, оформленных около 800 компаниями по всему миру.
Хотя многие считают Tesla пионерами в области грузовых транспортных средств с автопилотом, на самом деле это не совсем так. Первой технологию представила компания Mercedes-Benz со своим Future Truck. Этот грузовик оборудован системой камер, способной распознавать дорожную разметку, однополосные и двухполосные дороги, стационарные и движущиеся объекты, а также пешеходов, и может считывать информацию с дорожных указателей. Беспилотный грузовик способен взаимодействовать с другими транспортными средствами на дороге и даже получать информацию о пробках и дорожных работах заранее.
Но автономные грузовики уже есть на дорогах общего пользования. В США автопилот - дальнобойщик компании TuSimple, хоть и под наблюдением водителя , но уже доставляет грузы между Финиксом и Далласом, преодолевая расстояние в 1500 км. Курьеры – роботы тоже выполняют свои функции в реальной жизни, их используют Амазон и Яндекс для коммерческой доставки продуктов и заказов. Понятно, что тут ограниченные зоны работы, но в крупных городах уже можно встретить робота, который стоит вместе с тобой на пешеходном переходе.
Разработки будущего
А вот уникальный вариант использования беспилотных транспортных средств от стартапа BaseTrack. Их инновационная технология опирается на собранные геоинформационные данные, предоставляемые телематическими устройствами. Эти данные используются для получения виртуальной трассы, по которой автомобиль автоматически движется, по сути, создавая автопоезд с заданным маршрутом.
Беспилотный автомобиль анализирует свое местоположение, сопоставляя его с координатами виртуального маршрута и принимает решения по поводу дальнейшего движения. Для дополнительной точности систему снабжают стереокамерами, способными измерять расстояния до объектов, и, при необходимости, радарами. При этом дорогостоящие лидары не используются. Таким образом, технология достаточно точна, чтобы обеспечивать навигацию с точностью до 1 сантиметра, не зависящую от погодных условий. Однако есть и недостаток: такая система не способна взаимодействовать с движущимися объектами, такими как пешеходы и другие автомобили.
Эта технология может успешно использоваться на закрытых территориях и специализированных полигонах, где отсутствуют зеваки и другие участники движения. На данный момент она активно внедряется в добывающей промышленности, где транспорт движется по четко заданному маршруту и не выходит на дороги общего пользования.
Гражданские проекты также активно развиваются. Например, британская компания Aurrigo представила свой беспилотный автобус Auto-Shuttle, который создается в рамках развития беспилотного общественного транспорта в Европе.
Поначалу в автоматических шаттлах будет находиться человек-оператор, готовый вмешаться в случае возникновения ошибки. Однако в будущем Aurrigo планирует убрать человека из кабины и заменить его удаленным оператором, не находящимся физически в автобусе, но способным взять управление на себя при критической необходимости. Компания также рассматривает возможность обучения пассажиров использовать автобус без водителя, одновременно разрабатывая полностью автономную технологию.
Ведущие разработки от гигантов автостроения
Топовые автомобильные производители также держат руку на пульсе, предлагая уже рабочие прототипы машин без классического водительского места.
AUDI AICON
Этот беспилотный автомобиль представляет собой исключительное творение технологии. Здесь не найти традиционного руля и педалей, даже обычные подушки безопасности отсутствуют в его базовой комплектации. Все это обусловлено тем, что автомобиль контролируется искусственным интеллектом, с нацеленностью предотвращать все аварийные ситуации.
У автомобиля нет впечатляющих цифр по скорости разгона: электрокар способен развивать скорость до 130 км/ч, и при этом одного заряда батареи хватит на 800 километров пути. Фактически, это обычное гражданское транспортное средство, которое легко может заполонить улицы городов, обеспечивая комфортабельные перевозки от точки А до точки Б. А если вы ищете авто в роскошном исполнение - вот вам следующий вариант.
ROLLS-ROYCE 103EX
Это стильный беспилотный автомобиль, который полностью автономен в движении. Отсутствие руля и педалей компенсируется инновационной виртуальной системой управления, а бортовой компьютер общается с водителем утонченным женским голосом.
Роллс-Ройс предлагает подвижную крышу, которая автоматически закрывается после того, как пассажиры заняли свои места. Колеса спрятаны в специальных отсеках, создавая иллюзию парения в воздухе во время движения. Это исключительное сочетание комфорта и элегантности, а самое главное – роскоши в инновационном исполнении.
MERCEDES-BENZ F 015
Также концерн Mercedes-Benz не остался в стороне и в начале 2015 года представил уникальный автомобиль, воплощающий передовые технологии будущего. Внешний вид этой машины удивительно оригинален, с минимумом стандартных классических черт и максимумом инновационных концепций.
Экраны находятся в центре внимания, а автомобиль передает информацию о всем происходящем вне салона, внимательно сканируя маршрут и деликатно предупреждая о возможных маневрах, взаимодействуя с пассажирами.
Выглядит все красиво и фантастично, но придется подождать, пока подобные автомобили заполнят дороги общего пользования.
Будущее, которое придется подождать
Обыватели часто мечтают о беспилотных автомобилях, где всё, что им нужно - это нажать несколько кнопок в мобильном приложении, затем комфортно устроиться в салоне и, например, заняться работой за ноутбуком или наслаждаться просмотром фильмов, пока искусственный интеллект уверенно ведет их к месту назначения. Этот образ будущего, безусловно придет, но на данный момент автомобили все еще не готовы к этому сценарию.
Машины, лишенные руля, педалей и полностью автономные, существуют пока только в виде концептуальных проектов, как было продемонстрировано ранее. Для того, чтобы беспилотные автомобили стали массово использоваться, требуется не только разработать соответствующие нормативные акты и снизить стоимость, но и обеспечить необходимую технологическую готовность городов. Например, автопилот сталкивается с трудностями в непогоду, если знаков и разметки не видно. Поэтому, прежде чем эти проблемы будут решены, понадобится еще несколько лет.
Да и учить беспилотники ещё есть чему. Скажем, современные автономные автомобили не слишком дружат с плохими дорогами, которых полно по всему миру, стоит только углубиться от центральной дороги. Другими словами, если яма есть на карте, то беспилотник ее объедет. А вот если нет - кто знает? Не говоря уже про временные препятствия вроде дорожных работ, когда забыли выставить знаки.
Компании заняты сбором максимального количества данных, но пока еще не углублялись в нюансы. Мы можем увидеть машину, которая везет удивленного зеваку по заученном маршруту, но машины, которая полноценна закрывала бы все потребности обычного человека - пока не существует. После каждого тестового заезда беспилотник накапливает сотни гигабайт данных для последующего анализа - записи с камер, показания сенсоров.
Но опять же - это данные конкретной поездки по определенному маршруту, а на одной и той же дороге есть миллиард переменных. И аварии с участием автопилота - тому подтверждение.
Аварии и сбои беспилотных автомобилей
Автономное такси
В середине марта 2018 года, автономное такси Uber, оказалось в центре внимания из-за аварии, произошедшей в городе Темпе, США. Автомобиль двигался в режиме беспилотного управления, развивая скорость 61 км/ч. На темном и плохо освещенном участке дороги, неожиданно появилась 49-летняя велосипедистка. Но система автономного управления совершила ошибку, неверно идентифицировав женщину, как незначительное препятствие. Водитель-оператор, находившийся в салоне, отвлекся от дороги, полагаясь исключительно на систему автоматизации. В результате аварии, женщина получила серьезные травмы и скончалась. Этот случай стал первым задокументированным, когда человек погиб в результате столкновения с автоматически управляемым транспортным средством.
Неожиданный разгон
Другое смертельное ДТП случилось на трассе Highway 101 в штате Калифорния. Чтобы держать дистанцию до впереди идущего автомобиля, кроссовер Tesla Model X заранее сбросил скорость. За четыре секунды до столкновения полоса была освобождена, и электромобиль резко начал разгоняться. На скорости 120 км/ч автомобиль потерял управление и врезался в разделительный бетонный барьер. Программа никак не отреагировала на занос. Сразу после этого машина загорелась и взорвалась, а находившийся внутри 38-летний инженер компании Apple Уолтер Хуан погиб.
Резкий поворот
Другой электрический автомобиль от компании Tesla стал участником ДТП в Греции, это стал первый инцидент подобного рода за пределами Северной Америки. Эоу Сюэ, житель Калифорнии, отправился в длительное путешествие на своей новенькой Tesla Model 3. За полгода он объехал 25 стран, преодолев более 39 000 километров. Путешествие завершилось 25 мая в Греции, когда его седан, двигаясь со скоростью 120 километров в час, резко и неожиданно совершил правый поворот, столкнувшись с бетонным ограждением. Важно отметить, что в момент аварии дорога была сухой, свободной и хорошо освещенной, никаких экстремальных погодных условий не было.
Удивительно, несмотря на то, что ни одна из подушек безопасности не сработала, водитель электромобиля не пострадал. Он успел вернуть управление в свои руки, но не смог вырулить и избежать столкновения. Позже владелец автомобиля признался, что включил автопилот и отвлекся на использование смартфона, удерживая руль лишь одной рукой. Представители Tesla быстро отреагировали на этот инцидент, заявив, что авария произошла на территории, которая пока не поддерживается, так как Model 3 на данный момент не предназначена для использования за пределами США и Канады.
Тесла ослепла
Еще один странный случай произошел с Tesla Model S, которая врезалась в автомобиль пожарной службы. Инцидент произошел в американском городе Саут-Джордан в штате Юта. Система автономного управления не заметила остановившийся на светофоре ярко окрашенный грузовик. По словам очевидцев, Tesla даже не собиралась останавливаться перед пожарной машиной, будто не видя препятствие. Как выяснилось позже, за 3,5 секунды до столкновения машина наоборот ускорилась с 89 до 97 км/ч.
Заключение
Будущее обязательно наступит, но нужно немного подождать. Создать беспилотный автомобиль - это половина задачи, гораздо сложнее научить его взаимодействовать с другими участниками дорожного движения, предугадывая их маневры.
Спасибо за просмотр!
