Почему беспилотные автомобили до сих пор не на дорогах: 5 основных причин

Илон Маск считает, что компания Tesla сможет сделать свои автомобили полностью автономными уже к концу 2020 года. Не так давно он отметил, что не осталось никаких фундаментальный проблем для реализации данной задачи. Да, он подчеркнул, что собрать всю систему воедино мешают мелкие трудности, но разобраться с ними точно получится.

Несмотря на то, что технологии, которые дают автомобилю возможность совершать поездки без участия водителя, называемые автономией пятого уровня, развиваются достаточно быстро, производство подходящих для этого машин — другое дело. В этом случае на первое место постепенно выходят безопасность данной задачи и ее законность. Вот это и обсудим.

Пять уровней автономности управления современными авто

Уровень 1

• когда: первые шаги были сделаны в 90-х и начале 00-х;
• фишки: удержание полосы движения, круиз-контроль;
• водитель: в обязательном порядке находится за рулем.

Первый уровень автономности автомобиля говорит о том, что один из элементов вождения выполняется самостоятельно — за это обычно отвечают датчики и камеры, которые собирают все необходимые данные. При этом водитель в обязательном порядке находится за рулем и несет полную ответственность за все происходящее с автомобилем.

Первые потуги в направлении автоматизации начались в 90-х годах. Настоящим пионером данного направления оказалась компания Mercedes-Benz, которая сделала новаторский круиз-контроль с радарным управлением. А в 2008 году Honda добавила в модель Legend систему помощи для удержания полосы движения. Это — первые шаги, которые сняли с водителя часть обязанностей.

Уровень 2

• когда: развитие технологий происходит в последние годы;
• фишки: автоматические смена полосы движения и парковка;
• водитель: в обязательном порядке находится за рулем.

Современный мир реально добрался только до второго уровня автономности автомобилей. Встроенные в них компьютеры уже могут взять на себя множество самых разных функций, чтобы сообща использовать системы контроля скорости и рулевого управления на базе внушительного набора данных.

В Mercedes-Benz говорят, что занимаются данной темой больше четырех лет, и последний S-класс как раз соответствует второму уровню автономности. Он берет на себя изменение направления движения, ускорение и торможение. У этой модели одна из наиболее продвинутых систем круиз-контроля, которые когда-либо были использованы. Кроме прочего, она использует спутниковую навигацию, которая помогает автоматически менять скорость на поворотах, сохранять установленное расстояние до впереди идущего авто, самостоятельно двигаться в пробках без участия водителя.

Уровень 3

• когда: технологии развиваются именно в сегодняшний день;
• фишки: датчики нового поколения, алгоритмы и законы;
• водитель: находится за рулем в режиме ожидания.

Высокоавтоматизированные автомобили не за горами — такие будут находиться на третьем уровне. Они будут комплектоваться специальными системами управления, которые будут выполнять вместо водителя абсолютно все действия. Тем не менее, он должен будет находиться на рулем и моментально подключаться по мере необходимости. Такой уровень автоматизации обычно называется условным.

Audi называет свой новый A8 автономным автомобилем третьего уровня. Это говорит о том, что у данной модели есть потенциал для самостоятельного управления в определенных обстоятельствах. Она должна взять на себя контроль критически важными функциями для безопасности. Это реализовано за счет уточнения карт, проверки радаров и датчиков, объединения всех этих данных с информацией об окружающей среде и наиболее прогрессивными вычислительными чипами и логикой.

Уровень 4

• когда: бум намечен на середину следующего десятилетия;
• фишки: беспилотные автомобили, машины общего пользования;
• водитель: самое настоящее вождение без помощи рук.

Велика вероятность, что в начале следующего десятилетия автомобили будут абсолютно самостоятельно ездить по специальным зонам в мегаполисах. На это не в последнюю очередь повлияет бурное развитие HD-картографии, которое предполагает получение более своевременных данных, связь между автомобилями и удаленные центры обработки вызовов для повышения точности.

Для управления автономным автомобилем четвертного уровня наличие водителя не обязательно. Судя по всему, после перехода на данную ступень автоматизации вы сможете просто арендовать автомобиль, который будет вести вас в необходимое место, — держать транспортное средство в собственности будет абсолютно бессмысленно. Около двадцати автопроизводителей заявили, что в 2022 году начнут продавать в США автономные автомобили данного уровня.

Уровень 5

• когда: после становления четвертого уровня;
• фишки: роботизированные такси и другой транспорт;
• водитель: опциональное наличие руля в автомобиле.

Между четвертым и пятым уровнями очень простая разница. В первом случае автономный автомобиль должен перемещаться по специально подготовленной для этого местности — дороге с большим числом полос и массой дополнительных данных. Во втором случае для него стираются любые границы — на таком автомобиле можно путешествовать в абсолютно любой местности.

Все это станет возможным благодаря увеличению сложности компьютеров внутри автомобиля, а также числу данных, которые будут учавствовать в обработке. К данному уровню уже стремится Google Waymo, который значительно обогнал усилия традиционных автопроизводителей. Аналитики предполагают, что к 2035 году во всем мире будет около 21 миллиона автономных транспортных средств пятого уровня.

Почему автономные автомобили до сих пор не на дорогах

1. Датчики

Да, начать нужно именно с того, что для автоматического управления автономные автомобили используют широкий набор датчиков, который помогает им «видеть» окружающую среду, находящуюся вокруг них. Они помогают им обнаруживать такие объекты, как пешеходов, другие транспортные средства, дорожные знаки и так далее. Камеры помогают автомобилю осматривать объекты. Лидар использует специальные лазеры для измерения расстояния между объектами и транспортным средством. Радар обнаруживает объекты, отслеживает их скорость и направление движения.

Все эти датчики передают данные в систему управления автомобилем. Эта информация должна помочь ему принять решение о том, куда двигаться и когда тормозить. Полностью автономному автомобилю необходим набор датчиков, которые обнаруживают объекты, контролируют скорость и расстояние максимально точно, в любых условиях, без участия человека.

Плохая погода, интенсивное движение, дорожные знаки, обрисованные граффити, — все это может отрицательно повлиять на точность обнаружения. Радар, который использует та же Tesla, менее восприимчив к неблагоприятным погодным условиям, но даже у данного производителя остаются проблемы с обнаружением всех необходимых объектов с требуемым уровнем уверенности для безопасного движения.

Чтобы сделать автомобиль действительно автономным, эти датчики должны работать при любых погодных условиях, в самых разных точках планеты (от Аляски до Занзибара) и в наиболее загруженных городах (типа Каира или Ханоя). Аварии с текущим развитием автопилота Tesla (2 уровень), в число которых входит и случай, когда автопилот направил электромобиль в припаркованную машину в июле 2020 года, показывают, что даже этой компании придётся преодолеть достаточно большой пробел до действительно автономного автомобиля.

2. Машинное обучение

Подавляющее большинство автономных транспортных средств будет использовать искусственный интеллект и машинное обучение — они пригодятся для обработки данных, поступающих от датчиков, и принятия решений о последующих действиях. Эти алгоритмы помогут идентифицировать объекты, обнаруженные датчиками, и классифицировать их согласно заданной системе: пешеход, уличный фонарь и так далее. После этого автомобиль будет использовать данную информацию для того, чтобы принять соответствующее решение: повернуть, затормозить, избежать обнаруженного объекта.

В будущем автомобили смогут выполнять это обнаружение и классификацию куда более эффективно, чем человек за рулем. Тем не менее, на данный момент нет конкретной общепринятой и согласованной системы для того, чтобы создать действительно безопасные алгоритмы и основы для машинного обучения в автомобилях. У производителей вообще нет конкретной законной схемы, по которой они смогут обучать искусственный интеллект. Каждый из них двигается своим путем.

3. Открытая дорога

Как только автономный автомобиль окажется на дороге, он должен продолжить свое обучение. Он будет ездить по все новым и новым путям, считать окружающие объекты, с которыми будет сталкиваться, и обновлять свой софт. Чтобы этот процесс оказался безопасным, важно понимать, что система окажется настолько же надежной, как и ее предыдущая версия. Важно, чтобы новые данные не противоречили старым. И это — еще один факт, в котором индустрия так и не нашла общий знаменатель.

4. Регулирование

Достаточно развитых стандартов и правил для автономных систем пока нет ни в одной из отраслей. Современные стандарты для обеспечения безопасности существующих транспортных средств предполагают то, что за рулем в любом случае находится водитель, который может взять на себя управление, как только это будет необходимо.

Да, для беспилотных автомобилей регулярно появляются новые правила определений свежих функций вроде автоматизации удержания полосы движения. Более того, также существует международный стандарт для автономных систем, который включает требования для транспортных средств, но не решает проблемы датчиков, машинного обучения и так далее. Тем не менее, со временем это может измениться.

Да, без признанных правил и стандартов ни один из беспилотных автомобилей — даже самый безопасный — не сможет выехать на дороги общественного использования.

5. Социальная приемлемость

До сегодняшнего дня уже случилась масса аварий с участием автоматизированных автомобилей Tesla, а также других транспортных средств разного уровня автономности. Поэтому и появляется вопрос социальной приемлемости — проблема не только в тех, кто выезжает на дороги общего использования, но и в тех, кто едет рядом с ними на обычных авто.

Общественность должна участвовать в принятии решений о внедрении беспилотных транспортных средств. Без этого мы рискуем отказаться от данного направления развития технологий.

Подводя итоги: вот он — путь внедрения автономных автомобилей

На пути к безопасному внедрению полностью автономных автомобилей все еще существуют фундаментальные проблемы, и мы должны преодолеть их, прежде чем мы увидим такие машины на наших дорогах.

Первые три из данных проблем должны быть решены в первую очередь. Конечно, производители ведут соревнование за то, чтобы стать первой компанией, представившей полностью автономный автомобиль. Но без реального сотрудничества в том, чтобы сделать машину безопасной, все эти автомобили останутся лишь на испытательном треке на долгие годы.

Каким бы неприятным фактом это ни было для таких предпринимателей, как Илон Маск, путь к утверждению автономных транспортных средств лежит через длительное сотрудничество в решении целого ряда сложных проблем, связанных с безопасностью, гарантиями, регулированием и принятием.

Это перевод материалов TNW и CAR.