Еще с древних времен люди пытались сделать свою жизнь комфортнее: облегчить труд и увеличить его эффективность. Это стремление стало стимулом и отправной точкой для длинной цепочки изобретений, которые привели человечество к четвертой промышленной революции, подразумевающей слияние цифровых, физических и биологических технологий, а также автоматизации большинства процессов и сфер, окружающих человека.
Однако полная автономность транспорта — это еще не предел человеческих достижений, а лишь очередной этап прогресса. Чтобы разобраться в том, что привело нас к этой технологической стадии и куда мы будем двигаться дальше — необходимо окунуться в историю и разобраться с предпосылками.
Древний мир: первые орудия труда и простые механизмы
История технологий начинается с каменного века, когда у предков современного человека появились первые орудия труда. Самыми древними из найденных считаются каменные орудия возрастом от 2,6 до 3,3 миллиона лет.
Позже появились простейшие механизмы. Принцип некоторых из них сформулировал Архимед в 3 веке до н.э. Среди них: рычаг, блок, винт. Именно они стали базовыми инструментами, на основе которых строятся более сложные системы, механизмы и машины.
Первые попытки автоматизации связаны с изобретением механизмов, способных воспроизводить процессы без непосредственного участия человека. Наиболее яркий из примеров — мельница. До сих пор неизвестно когда и где появились первые подобные сооружения, но считается, что ветряные мельницы уже были широко распространены в Вавилоне на момент 1750 года до н.э. Водяные мельницы были описаны Витрувием и известны как минимум со 2 века до н.э. Принцип работы, заложенный в мельницах использовался не только для измельчения, но и для множества других работ, например, для резки древесины, обработки металлов, изготовлении сукна и бумаги, а также сверлении, шлифовании и даже выработки энергии.
Античность: первый компьютер и автоматические устройства
Но наиболее близкие к современному пониманию «автоматических» устройств — Антикитерский механизм и автоматы Герона Александрийского.
Антикитерский механизм можно считать самым первым известным аналоговым компьютером. Найденный в начале 20 века экземпляр, создан около 200 года до н.э. Он представлял из себя вычислительное устройство и предназначался для определения положения небесных тел и расчета астрономических событий.
Автоматы Герона Александрийского — механизмы, созданные в 1 веке н.э и работающие на принципах пневматики и гидравлики. Самый известный из них — аппарат для автоматической продажи святой воды, который стал прообразом современных торговых автоматов. Еще Герон изобрел прототип паровой турбины принцип которой лег в основу реактивных двигателей, а также автоматические двери и одометр.
Средние века: часовые механизмы и предки роботов
К Средним векам у людей созрело понимание, что машина может действовать самостоятельно. Это послужило толчком к развитию механизмов, в основе которых лежал принцип автоматического повторения.
Одно из таких устройств — часовой механизм. Именно его изобретение стало импульсом для развития так называемых «автоматонов». Это сложные, обычно — антропоморфные, механизмы, которые могли выполнять простые действия по заданной программе. Например, играть на музыкальных инструментах, писать и даже подавать напитки на стол. По сути автоматонов можно считать предками роботов.
Эпоха возрождения: гении и великие открытия
В эпоху Возрождения были заложены основы для будущих технологических достижений. Научный и культурный бум эпохи Ренессанса на столетия вперед предопределил развитие человечества, а такие мастера как Леонардо да Винчи, Галилео Галилей или Иоганн Гутенберг сформировали новое научное мировоззрение и обеспечили будущие научные прорывы.
Промышленная революция: переход от ручного труда и индустриализация
Новое время подарило человечеству массу важнейших изобретений: от паровых двигателей до радио, телеграфа и телефона, от автомобилей до электричества. Но, наверное, главное изобретение того периода, повлиявшее именно на развитие автономного транспорта, это — дистанционное управление.
Считается, что первую рабочую систему дистанционного управления создал Никола Тесла. В 1898 году он запатентовал устройство и метод для беспроводного управления судами и транспортными средствами. В том же году в США он показал макет радиоуправляемой лодки.
Созревшая в головах инженеров идея о том, что механизм может двигаться автономно путем программирования или дистанционного управления стала еще одной важной ступенью на пути к автономности и спровоцировала бурное развитие технологий. А появление возможности передавать сигналы на расстоянии заложило фундамент для дальнейших разработок в области автономного транспорта.
Новейшее время: бум технологий
Эксперименты продолжались почти весь 20 век. Например, в 1920-х годах на улицах американских городов прошли тесты автомобилей на радиоуправлении. В 1939 году на Всемирной выставке был представлен стенд «Футурама» с концепцией американского города будущего в виде огромной моторизированной диорамы, на которой по широким шоссе передвигались автономные автомобили. В 1947 году в США появился прообраз авиационного автопилота. Самолет совершил трансатлантических перелет полностью под управлением автоматического контроллера, включая взлет и посадку. В 50-х годах возникла теория искусственного интеллекта, основанная на работах Алана Тьюринга, а уже в 1951 появилась первая программа для игры в шашки, которая считается первым воплощением ИИ. К 60-м годам прошли испытания систем автономного вождения, основанных на использовании магнитного поля, а также прототипов дорог, оснащенными специальной инфраструктурой в виде диспетчерских вышек, встроенных в асфальт кабелей.
В дальнейшем была проведена еще масса экспериментов, а также разработано множество теорий, методов, систем и компонентов, которые лягут в основу технологии автономного управления — спутниковые системы навигации, микропроцессоры, датчики, компьютерные технологии и много другое.
Компьютер за рулем
Все эти разработки вели инженеров и изобретателей к одной цели — научить автомобиль думать и принимать решения самостоятельно.
Одним из первых автономных считается прототип автомобиля, разработанный в 1977 году японскими специалистами из университета Цукуба. Он мог воспринимать окружающую среду. В этом ему помогали две камеры и аналоговый вычислитель, который обрабатывал сигналы.
В 80-ые и 90-ые появилось сразу несколько проектов в Европе и США, которые занимались разработкой автономных автомобилей. Они могли планировать маршрут, самостоятельно ехать по дорогам, распознавать объекты, тормозить и даже вносить корректировки в движение, например, перестраиваться. Некоторые из них могли проехать более 3 тысяч километров в автономном режиме. Наиболее заметными проектами того периода стали Navlab, созданный командой университета Карнеги-Меллона, а также Prometheus европейской организации Eureka.
В 2004 году в США прошли первые состязания между автономными автомобилями Darpa Grand Challenge. Их суть заключалась в том, что автономный транспорт должен пройти без какой либо помощи человека маршрут с препятствиями и не повредить другие транспортные средства и окружающую среду. Это мероприятие подстегнуло интерес к технологии и запустило новый виток ее развития.
Важность этой вехи состоит в том, что к этому моменту уже сформировались основные принципы и подходы, которые позволят достигнуть полной автономности. Главная задача — преодолеть действующие технологические ограничения.
Эра искусственного интеллекта
Нынешний этап развития автономного транспорта характеризуется увеличением вычислительных мощностей, совершенствованием компонентов, широким применением технологии искусственного интеллекта и машинного обучения. А также желанием государств и крупных компаний инвестировать в это направление. Все это открывает перспективы для выхода на новый уровень.
Сегодня возможности искусственного интеллекта поражают. Он может анализировать окружающую обстановку и мгновенно принимать самостоятельные решения. Он также способен обучаться, используя для этого огромный массив данных или даже обучать сам себя. Все это повышает качество езды и повышает безопасность дорожного движения.
Уже сейчас автономный транспорт — часть жизни людей. Он проходит испытания на дорогах общего пользования, возит пассажиров и коммерческие грузы. Однако повсеместное внедрение автономных машин — вопрос не только технологии. Это комплексная многоплановая трансформация. Как социальная, так и институциональная. Предстоит еще пройти большой путь: завоевать доверие людей, привить культуру использования, а также обеспечить безусловную безопасность, распределить ответственность, наладить нормативное регулирование, разработать стандарты и правила.
Будущее
От первого топора и простых механизмов до искусственного интеллекта и его применении в автономном транспорте прошло немало веков. На этом фоне может показаться, что человечество достигло потолка своего развития, но в этом и заключается суть эволюции. Каждое новое открытие становится отправной точкой для следующих технологических прорывов. Уже нет сомнений, что автономные автомобили в ближайшем будущем будут такими же обыденными для человека, как компьютеры и телефоны сегодня.