Автономные автомобили - это беспилотные транспортные средства, способные работать с минимальным или даже нулевым участием человека. Эти автомобили используют искусственный интеллект (ИИ) и ранее существовавшие автомобильные технологии, такие как адаптивный круиз-контроль, для автоматизации вождения.
Автономные транспортные средства различаются по сложности от базовых систем, которые должны постоянно контролироваться человеком-водителем, до систем, способных работать в любых условиях и вообще без участия человека.
У таких компаний, как Waymo, уже есть автономные автомобили на дорогах, а автопроизводители, такие как Tesla, Ford, GM и другие, разработали свои собственные технологии автономных транспортных средств, такие как Tesla Autopilot, Argo AI и GM Cruise.
Как работают автономные автомобили?
Автономные автомобили используют комбинацию искусственного интеллекта и автомобильных систем, основанных на существующих усовершенствованных системах помощи водителю (ADAS), для создания автоматизированной системы водителя (ADS).
Искусственный интеллект, лежащий в основе автономного автомобиля, получает информацию от различных датчиков, встроенных в автомобиль, и использует эти данные для создания картины внешнего мира. С помощью этого изображения в сочетании с картой местности и данными глобального спутникового позиционирования (GPS) автономное транспортное средство может безопасно проложить курс в окружающей среде.
Для перемещения из одной точки в другую ИИ подключается к системам автомобиля, таким как электронный дроссель, тормоз и рулевое управление. Когда датчики автомобиля, которые могут включать в себя все, от радара до лазеров, обнаруживают объект, например пешехода или другое транспортное средство, ИИ предназначен для принятия немедленных корректирующих действий, чтобы избежать аварии.
В дополнение к полному управлению ИИ, автономные автомобили обычно проектируются с возможностью полного управления водителем. В таких транспортных средствах ADS действует как очень продвинутый круиз-контроль, где водитель может взять на себя управление или отказаться от него, когда захочет.
Некоторые автономные автомобили предназначены для работы вообще без участия человека, хотя законность беспилотных автомобилей варьируется от одного места к другому.
Ключевые технологии, позволяющие автомобилю управлять самим собой
Чтобы автомобиль вел себя сам, он должен использовать ряд технологий, которые использовались в наших автомобилях годами, а в некоторых случаях даже десятилетиями. Автомобиль должен поддерживать электронный контроль над каждой системой, от двигателя и трансмиссии до тормозов, и ему нужен какой-то тип искусственного интеллекта, чтобы связать все это воедино.
Большинство технологий, используемых в автономных автомобилях, известны как усовершенствованные системы помощи водителю, потому что они были разработаны, чтобы сделать вождение более комфортным и менее опасным.
Вот некоторые из наиболее важных технологий, лежащих в основе автономных транспортных средств:
- Искусственный интеллект: Автономные автомобили были бы невозможны без искусственного интеллекта. Эти транспортные средства управляются программами искусственного интеллекта, которые разработаны и обучены с помощью машинного обучения, чтобы иметь возможность считывать данные с различных датчиков, встроенных в транспортное средство, а затем определять наиболее подходящие действия в любой конкретной ситуации.
- Drive-by-wire: эти системы присутствуют в обычных автомобилях уже много лет, и они в основном заменяют механические соединения электрическими соединениями и элементами управления. Это значительно упрощает встроенному ИИ управление каждой отдельной системой, такой как рулевое управление, ускорение и торможение.
- Удержание полосы движения: эти системы изначально были разработаны, чтобы помочь водителям избежать сноса с полосы движения в пробке, но автономные транспортные средства используют многие из тех же типов датчиков и методов.
- Автоматическое торможение: изначально было разработано для предотвращения несчастных случаев путем автоматического включения тормозов в ситуациях, когда водитель слишком медлителен, чтобы действовать. Автономные автомобили используют аналогичную технологию в гораздо более широком масштабе.
- Адаптивный круиз-контроль: это еще одна система, которая изначально была разработана для помощи водителям, в данном случае путем динамического увеличения и уменьшения скорости относительно окружающего движения. Автономные автомобили должны выполнять ту же основную задачу в дополнение ко всему остальному, что обычно делает водитель.
Степени автономии: могут ли автономные автомобили быть беспилотными?
Развитие автономных автомобилей было медленным прогрессом, а не переключателем, который кто-то однажды решил щелкнуть. Это началось в 1950-х с некоторыми из первых функций безопасности и удобства, которые со временем стали обычным явлением, такими как антиблокировочная система тормозов и круиз-контроль, и ускорилось в 2000-х с ADAS, такими как адаптивный круиз-контроль и автоматическое торможение.
Поскольку автономные автомобили появились в результате такого медленного и поэтапного процесса, Общество автомобильных инженеров (SAE) разработало пятиуровневую шкалу автоматизации.
Эта шкала описывает все, начиная от полностью ручных автомобилей вчерашнего дня и заканчивая полностью автоматизированными транспортными средствами, которые, как ожидается, появятся в выставочных залах и на автомагистралях к 2020 году.
Уровни автоматизации, которые может иметь транспортное средство:
Уровень 0: Без автоматизации
Это традиционные транспортные средства, для работы которых требуется постоянное участие водителя. У этих автомобилей нет даже таких функций, как антиблокировочная система тормозов или круиз-контроль.
Уровень 1: помощь водителю
Эти транспортные средства по-прежнему полностью контролируются водителем, но они включают в себя некоторые распространенные системы помощи водителю. Транспортное средство этого уровня обычно имеет базовые функции, такие как круиз-контроль.
Уровень 2: Частичная автоматизация
На этом этапе автомобили получают некоторый уровень автоматизированного контроля над такими функциями, как ускорение, торможение и рулевое управление. Водитель по-прежнему полностью контролирует транспортное средство, и транспортное средство на этом уровне не может управлять собой без водителя-человека.
Автомобили, подобные этому, обычно имеют ADAS, такие как автоматическое торможение, адаптивный круиз-контроль и некоторую систему удержания полосы движения.
Уровень 3: Условная автоматизация
Транспортные средства на этом уровне включают ADS, поэтому они технически автономны. Эти автомобили способны перемещаться из одного места в другое, выявлять опасности и реагировать на них. Присутствие человека-водителя по-прежнему требуется в случае чрезвычайной ситуации, и водитель должен оставаться начеку и быть готовым взять на себя управление.
Каждая система в транспортных средствах этого уровня должна быть автоматизирована, и этим автомобилям также требуются обширные возможности искусственного интеллекта для безопасной работы без участия человека-водителя.
Уровень 4: Высокая автоматизация
На этом уровне транспортное средство полностью автоматизировано. Он может безопасно перемещаться из одного места в другое в большинстве условий. При некоторых условиях и обстоятельствах автомобиль может по-прежнему требовать участия человека.
Автономный автомобиль этого типа технически способен работать без присутствия человека-оператора, но может быть включена возможность для человека-оператора взять на себя управление.
Уровень 5: Полная автоматизация
Автомобили с таким уровнем автоматизации действительно автономны и могут работать без водителя в любых условиях вождения. В зависимости от конструкции, человек-оператор может иметь возможность взять на себя ручное управление, но эти типы транспортных средств не требуют такого вмешательства.
Каковы преимущества автономных автомобилей?
Основным преимуществом автономных автомобилей и движущей силой разработки автономных автомобилей является безопасность. По данным NHTSA, более 90 процентов всех серьезных аварий вызваны простой человеческой ошибкой. Основная идея заключается в том, что если бы можно было полностью исключить человеческий фактор из уравнения, можно было бы спасти много жизней.
В дополнение к огромным ежегодным человеческим жертвам в результате дорожно-транспортных происшествий, эти события также оказывают огромное экономическое воздействие. По данным NHTSA, несчастные случаи ежегодно обходятся в сотни миллиардов долларов из-за снижения активности на рабочем месте, ущерба и потери экономической активности.
Более практическое преимущество автономных автомобилей заключается в том, что они потенциально могут уменьшить заторы на дорогах, работая более эффективно. Это может привести к сокращению времени в пути для многих водителей. Кроме того, водители смогут использовать свое время в дороге, чтобы читать, узнавать новости, готовиться к работе или заниматься другими продуктивными задачами.
Еще одно преимущество, которое могут обеспечить автономные автомобили, - это повышенная мобильность пожилых людей и людей с ограниченными возможностями. Поскольку эти транспортные средства способны работать полностью автономно, ими могут безопасно управлять люди с ослабленным зрением и плохой реакцией и даже с такими состояниями, как квадриплегия, которые обычно затрудняют или делают невозможным безопасное вождение автомобиля.
С возможностью добраться до работы, назначенных встреч или даже купить продукты, большое количество пожилых людей и инвалидов могут поддерживать гораздо более высокий уровень автономии, чем это было бы возможно без доступа к беспилотному автомобилю..
Проблема с большинством этих преимуществ заключается в том, что автоматизированные автомобили передают всю ценность преимущества только тогда, когда на дороге достаточное количество этих транспортных средств.
Например, автономные автомобили могут исключить человеческий фактор из аварий только тогда, когда на дороге нет людей-водителей. Точно так же автономные автомобили смогут уменьшить заторы на дорогах только в том случае, если большинство транспортных средств на дорогах будут без водителя.
Пока автономные автомобили не станут новой нормой, основным преимуществом их использования является, главным образом, фактор удобства с некоторым учетом безопасности.
