Automobiliai be vairuotojo yra toliau, nei manote

Sidabrinės spalvos 5 serijos BMW važiuoja maždaug 120 kilometrų per valandą (75 mylių per valandą) greičiu greitkelyje, kuris kerta į šiaurės rytus per Bavariją tarp Miuncheno ir Ingolštato. Sėdžiu vairuotojo vietoje, stebiu pro šalį važiuojančius automobilius ir sunkvežimius, bet mažiausiai 10 minučių neliečiau vairo, stabdžio ar dujų pedalo. BMW privažiuoja prie lėtai judančio sunkvežimio. Kad išlaikytume greitį, automobilis įjungia posūkio signalą ir pradeda važiuoti į kairę, link pravažiuojamosios juostos. Lygiai taip pat kitas automobilis iš kelių iš paskos važiuojančių automobilių įsuka į pravažiuojančią juostą. BMW greitai išjungia signalą ir patraukia atgal į juostos vidurį, laukdamas, kol prasilenks automobilis, prieš bandydamas dar kartą.

Padėję savo gyvenimą į vairuotojo roboto rankas, nerimą keliantis žvilgsnis į tai, kaip vairavimas bus apverstas. Automobilis, kuris pastaruosius 130 metų ėjo pastovios, bet lėtos technologinės evoliucijos keliu, per ateinančius kelerius metus dramatiškai pasikeis tokiais būdais, kurie gali turėti radikalių ekonominių, aplinkosauginių ir socialinių padarinių.

Ši istorija buvo mūsų 2013 m. lapkričio mėn. numerio dalis

• Žr. likusią numerio dalį
• Prenumeruoti

Automobiliuose jau pradeda atsirasti pirmosios autonominės sistemos, gebančios valdyti vairavimą, stabdymą, greitėjimą; šios sistemos reikalauja, kad vairuotojai stebėtų kelią ir laikytų rankas prie vairo. Tačiau naujos kartos, tokios kaip BMW savarankiškai vairuojantis prototipas, bus galima įsigyti greičiau nei po dešimtmečio, o vairuotojai galės dirbti, rašyti žinutes ar tiesiog atsipalaiduoti. „Ford“, „GM“, „Toyota“, „Nissan“, „Volvo“ ir „Audi“ demonstravo automobilius, kurie gali vairuoti patys, ir visi jie paskelbė, kad per dešimtmetį planuoja parduoti tam tikrą pažangią automatizavimo formą – automobilius, galinčius perimti vairavimą greitkeliuose arba pasistatyti save garaže. Tuo tarpu „Google“ investuoja milijonus į autonominio vairavimo programinę įrangą, o jos automobiliai be vairuotojo per pastaruosius kelerius metus tapo pažįstamu vaizdu Silicio slėnio apylinkėse.

Automobilių kompanijų automatizavimo žavesys yra didžiulis. Aršioje konkurencinėje rinkoje, kurioje prabangių automobilių gamintojai lenktyniauja, kad pamalonintų klientus naujausiomis technologijomis, būtų komercinė savižudybė neinvestuoti daug į automatizuotą ateitį. Tai pati įspūdingiausia patirtis, kurią galime pasiūlyti, bendrovės būstinėje Miunchene man pasakė Werneris Huberis, atsakingas už BMW autonominio vairavimo projektą. Jis sakė, kad bendrovė siekia būti viena pirmųjų pasaulyje, įdiegusių greitkelių autonomiją.

Dėl autonominio vairavimo, tikėtina, kad kelyje bus mažiau eismo įvykių ir mažiau spūsčių bei taršos. Praėjusiais metais JAV automobilių pramonės finansuojamos ne pelno organizacijos „Insurance Institute for Highway Safety“ paskelbti duomenys rodo, kad iš dalies autonominės funkcijos jau padeda sumažinti avarijų skaičių. Jo skaičiai, surinkti iš JAV automobilių draudikų, rodo, kad automobiliai su įspėjimo apie susidūrimą iš priekio sistemomis, kurios arba įspėja vairuotoją apie gresiančią avariją, arba automatiškai įjungia stabdžius, patenka į daug mažiau avarijų nei automobiliai be jų.

Didesnė autonomija galėtų dar labiau sumažinti eismo įvykių skaičių. Nacionalinė greitkelių eismo saugumo administracija apskaičiavo, kad daugiau nei 90 procentų avarijų keliuose yra susijusios su žmogiškomis klaidomis, o kai kurie ekspertai prognozuoja, kad autonominis vairavimas avarijų kelyje sumažins panašiu procentu. Darant prielaidą, kad technologija taps visur ir turės tokį poveikį, nauda visuomenei bus didžiulė. Amerikos automobilių asociacijos duomenimis, kasmet JAV keliuose žūsta beveik 33 000 žmonių, o tai kainuoja 300 mlrd. Pasaulio sveikatos organizacija apskaičiavo, kad kasmet keliuose visame pasaulyje miršta daugiau nei 1,2 mln.

Tuo tarpu demonstracijos, surengtos 1997 m. Kalifornijos universitete, Riverside, ir eksperimentai su modifikuotomis kelių transporto priemonėmis, kuriuos atliko „Volvo“ ir kiti 2011 m., rodo, kad transporto priemonėms važiuojant dideliu greičiu automatizuotuose būriuose ir taip sumažinant aerodinaminį pasipriešinimą degalų sąnaudos gali sumažėti 20 kartų. proc. Praėjusiais metais paskelbtame inžineriniame tyrime padaryta išvada, kad automatizavimas teoriškai leistų beveik keturis kartus daugiau automobilių važiuoti tam tikra greitkelio atkarpa. Taip būtų galima sutaupyti 5,5 milijardo valandų ir 2,9 milijardo galonų degalų, kurie, pasak Teksaso transporto instituto, kasmet iššvaistomi dėl eismo spūsčių.

Jei visa kita nepavyksta, prietaisų skydelyje yra didelis raudonas mygtukas, kuris nutraukia visų automobilio kompiuterių maitinimą. Kelis kartus praktikavau smūgiuoti.

Tačiau tokiose prognozėse neatsižvelgiama į tai, koks sunkus bus sukurti automobilį be vairuotojo. Jei autonominis vairavimas iš esmės pakeis transportą, jis turi būti plačiai paplitęs ir nepriekaištingas. Tokią sudėtingą technologiją paversti komerciniu produktu vargu ar bus paprasta. Gali prireikti dešimtmečių, kol technologija sumažės, o gali prireikti dar ilgiau, kad ji veiktų pakankamai saugiai, kad pasitikėtume visiškai automatizuotomis transporto priemonėmis.

Vokiečių inžinerija
Nenuostabu, kad didžioji ažiotažas apie autonominį vairavimą buvo nukreiptas į „Google“ savarankiško vairavimo projektą. Mašinos yra įspūdinga, o įmonė neabejotinai įkvepia daugelio vaizduotę be vairuotojo transporto galimybę. Tačiau nepaisant visų savo patirties kuriant paieškos technologijas ir programinę įrangą, „Google“ neturi jokios patirties kuriant automobilius. Norint suprasti, kaip labiau tikėtina, kad atsiras autonominis vairavimas, geriau pasidomėti, kuo dirba kai kurie pažangiausi pasaulio automobilių gamintojai. Ir tik kelios pasaulio vietos gali konkuruoti su Vokietijos automobilių patirtimi, kur BMW, Audi, Mercedes-Benz ir Volkswagen yra užsiėmę bandydami pakeisti savarankišką vairavimą iš tyrimų pastangų į perspektyvų savo naujausių modelių variantą.

Netrukus po atvykimo į Miuncheną atsidūriau bandymų trasoje į šiaurę nuo miesto ir gavau saugos instrukcijas iš BMW tyrimų inžinieriaus Michaelo Aeberhardo. Kai važiavau 5 serijos BMW prototipu tuščia bėgių kelio ruože, Aeberhardas liepė man nuimti rankas nuo vairo, o tada išleido komandas, kurios privertė automobilį pašėlusiai nukrypti nuo kurso. Kiekvieną kartą turėjau kuo greičiau patraukti vairą, kad nepaisyčiau elgesio. Sistema sukurta taip, kad atsiduotų vairuotojui žmogui, kuris atsisako valdymo, kai tik jis ar ji pajudina ratą arba paspaudžia pedalą. Ir jei visa kita nepavyksta, prietaisų skydelyje yra didelis raudonas mygtukas, kuris nutraukia visų automobilio kompiuterių maitinimą. Keletą kartų pasimokiau ir supratau, kaip sunku valdyti automobilį net be vairo stiprintuvo. Pratimo idėja buvo paruošti mane galimiems gedimams tikrojo bandomojo važiavimo metu. Tai vis dar prototipas, kelis kartus man priminė Aeberhardas.

Kai pasirašiau atsakomybės atsisakymą, nuvažiavome į greitkelį už Miuncheno. Prie prietaisų skydelio keleivio pusėje pritvirtintas ekranas rodė pasaulį tokį, kokį jį suvokia automobilis: trys juostos, kuriose mažytė animacinė automobilio versija yra apsupta krūva plūduriuojančių mėlynų kaladėlių, kurių kiekviena atitinka šalia esančią transporto priemonę arba kliūtis, pavyzdžiui, viena iš užtvarų abiejose kelio pusėse. Aeberhardas liepė man įjungti sistemą esant intensyviam eismui, nes važiavome maždaug 100 kilometrų per valandą greičiu. Kai pirmą kartą spustelėjau jungiklį, abejojau, ar net nuimsiu rankas nuo vairo, bet pamačiusi, kaip automobilis atlieka daugybę manevrų, atsipalaidavau – mano nuostabai – tol, kol turėjau sau priminti, kad reikia atkreipti dėmesį į kelias.

Mašina iš išorės atrodė normali. Elegantiškame prabangiame sedane nėra vietos didžiuliams besisukantiems lazeriniams skaitytuvams, matomiems ant „Google“ bandomų prototipų. Taigi BMW ir kiti automobilių gamintojai turėjo rasti būdų, kaip supakuoti mažesnius, labiau ribotus jutiklius į automobilio kėbulą nepažeidžiant svorio ar stiliaus.

BMW priekiniame ir galiniame buferiuose paslėpti du lazeriniai skaitytuvai ir trys radaro jutikliai nušluoja kelią prieš ir iš galo bet kokius maždaug 200 metrų atstumu. Priekinio ir galinio stiklo viršuje įtaisytos kameros, kurios seka kelio ženklinimą ir aptinka kelio ženklus. Prie kiekvieno šoninio veidrodėlio yra plataus kampo lazeriniai skaitytuvai, kurių kiekvienas matomas beveik 180 laipsnių kampu, stebi kelią į kairę ir į dešinę. Keturi ultragarsiniai jutikliai virš ratų stebi šalia automobilio esančią zoną. Galiausiai diferencialinis pasaulinės padėties nustatymo sistemos imtuvas, jungiantis signalus iš antžeminių stočių su signalais iš palydovų, žino, kur yra automobilis, kelių centimetrų atstumu nuo artimiausios juostos žymėjimo.

Keli kompiuteriai automobilio bagažinėje atlieka sekundės dalies matavimus ir skaičiavimus, apdorodami iš jutiklių gaunamus duomenis. Programinė įranga priskiria vertę kiekvienai kelio juostai pagal automobilio greitį ir netoliese esančių transporto priemonių elgesį. Naudodama tikimybinę techniką, kuri padeda panaikinti jutiklių rodmenų netikslumus, ši programinė įranga nusprendžia, ar persijungti į kitą eismo juostą, bandyti aplenkti priekyje esantį automobilį, ar pasitraukti iš kelio artėjančiai transporto priemonei. Komandos perduodamos į atskirą kompiuterį, kuris valdo greitėjimą, stabdymą ir vairavimą. Dar kita kompiuterinė sistema stebi viską, kas susiję su autonominiu vairavimu, ar neatsiranda gedimo požymių.

Nors ir įspūdingas BMW autonominis važiavimas greitkelyje, jis vis dar yra daug metų nuo rinkos. Norėdamas pamatyti pažangiausią dabar turimą autonomiją, po dienos traukiniu iš Miuncheno į Štutgartą aplankiau kitą Vokietijos automobilių pramonės milžiną Daimler, kuriam priklauso Mercedes-Benz. Įmonės tyrimų ir plėtros centre, esančiame į pietryčius nuo miesto, kur eksperimentiniai nauji modeliai skraido aplink juoda medžiaga, kad paslėptų naujus dizainus ir savybes nuo fotografų, man teko važinėtis bene autonomiškiausiu kelių automobiliu šiandien rinkoje: 2014 m. Mercedes. S klasė.

Linksmas saugos inžinierius apvažiavo mane bandymų trasoje, parodydamas, kaip automobilis gali užsiblokuoti ant priekyje esančios transporto priemonės ir saugiu atstumu sekti ją keliu. Norėdami sekti pastoviu atstumu, automobilio kompiuteriai perima ne tik stabdymą ir greitėjimą, kaip naudojant įprastą adaptyviąją pastovaus greičio palaikymo sistemą, bet ir vairavimą.

Naudodamas stereo kamerą, radarą ir infraraudonųjų spindulių kamerą, S klasė taip pat gali pastebėti priekyje esančius objektus ir valdyti stabdžius, kad išvengtų avarijos. Inžinierius tai nekantriai pademonstravo įsibėgėdamas link manekeno, pastatyto bėgių kelio centre. Maždaug 80 kilometrų per valandą greičiu jis atitraukė rankas nuo vairo ir nuėmė koją nuo akceleratoriaus pedalo. Kai atrodė, kad smūgis buvo neišvengiamas, automobilis beveik tobulai avariniu būdu sustojo, išstumdamas mus į priekį sėdynėse, bet atsistojo maždaug per pėdą prieš manekeną, o tai buvo atitinkamai išsigandusi išraiška.

Neaiškus kelias
Kai tokia technologija jau yra kelyje ir kuriami tokie prototipai kaip BMW, kyla pagunda įsivaizduoti, kad visiška automatizacija negali būti toli. Tiesą sakant, norint pereiti nuo autonomiškumo Mercedes-Benz S-klasėje prie BMW prototipo, prireiks laiko, o svajonė apie visišką automatizavimą gali pasirodyti stebėtinai sunkiai suprantama.

Viena vertus, daugelis BMW automobilyje ir kituose prototipuose esančių jutiklių ir kompiuterių yra per brangūs, kad juos būtų galima plačiai naudoti. O norint pasiekti dar pilnesnį automatizavimą, tikriausiai reikės naudoti pažangesnius, brangesnius jutiklius ir kompiuterius. Pavyzdžiui, besisukantis lazerinis instrumentas arba LIDAR, matomas ant „Google“ automobilių stogo, suteikia geriausią 3D aplinkinio pasaulio vaizdą, kurio tikslumas iki dviejų centimetrų, bet parduodamas už maždaug 80 000 USD. Tokius prietaisus taip pat reikės miniatiūrizuoti ir perdaryti, o tai padidins sąnaudas, nes tik nedaugelis automobilių dizainerių aptaškytų esamus naujus elegantiškus modelius.

Tačiau kaina bus tik vienas veiksnys. Nors kelios JAV valstijos priėmė įstatymus, leidžiančius keliuose išbandyti autonominius automobilius, Nacionalinė greitkelių eismo saugumo administracija dar turi parengti taisykles, skirtas tikrinti ir patvirtinti autonominių funkcijų saugą ir patikimumą. Gali tekti pakeisti dvi pagrindines tarptautines sutartis – Vienos konvenciją dėl kelių eismo ir Ženevos konvenciją dėl kelių eismo, kad automobiliai būtų naudojami Europoje ir JAV, nes abiejuose dokumentuose teigiama, kad vairuotojas turi visiškai kontroliuoti transporto priemonė visą laiką.

Tačiau labiausiai bauginantys yra likę kompiuterių mokslo ir dirbtinio intelekto iššūkiai. Automatizuotas vairavimas iš pradžių apsiribos gana paprastomis situacijomis, daugiausia važiuojant greitkeliu, nes technologija vis dar negali reaguoti į neapibrėžtumą, kurį kelia priešpriešinis eismas, besisukantys asmenys ir pėsčiieji. Vairuotojai taip pat beveik neabejotinai atliks tam tikrą priežiūros vaidmenį, reikalaudami, kad jie būtų pasirengę vėl perimti kontrolę, kai tik sistema išeis už komforto zonos.

Nepaisant prašmatnių demonstracinių versijų, kartais tarp automobilių gamintojų aptikdavau norą paspausti stabdžius ir suvaržyti lūkesčius.

Žmogaus ir roboto vairuotojo santykiai gali būti stebėtinai niūrūs. Problema, kurią atradau per savo BMW bandomąjį važiavimą, yra ta, kad pernelyg lengva prarasti dėmesį ir sunku jį susigrąžinti. Sunkumai vėl pritraukiant išsiblaškiusius vairuotojus yra problema Bryanas Reimeris MIT amžiaus laboratorijos mokslininkas, gerai dokumentuotas (žr. 2013 m. gegužės / birželio mėn. Galbūt labiausiai stabdantys veiksniai be vairuotojų automobilių vystymąsi, pasak jo, bus veiksniai, susiję su žmogaus patirtimi.

Siekdami išspręsti šią problemą, automobilių gamintojai galvoja apie būdus, kaip neleisti vairuotojams pernelyg išsiblaškyti ir kaip galima sklandžiau grąžinti juos prie vairavimo užduoties. Tai gali reikšti, kad reikia stebėti vairuotojų dėmesį ir įspėti juos, jei jie per daug atsiriboja. Pirmosios kartos [autonominių automobilių] vairuotojui reikės įsikišti tam tikruose taškuose, Cliffordas Nassas , Stanfordo universiteto Automobilių tyrimų centro direktorius. Pasirodo, tai gali būti pats pavojingiausias momentas autonominėms transporto priemonėms. Galime turėti tokią baisią ironiją, kad kai automobilis važiuoja autonomiškai, jis yra daug saugesnis, tačiau dėl to, kad žmonės nesugeba grįžti į kilpą, galiausiai jis gali būti mažiau saugus.

Aukščiau esančiame paveikslėlyje rodomi 3D duomenys, užfiksuoti LIDAR instrumentu ant „Google“ savarankiškai važiuojančio automobilio, kur spalva rodo aukštį nuo žemės. Įdėta yra vaizdas iš priekinės automobilio kameros.

Svarbus iššūkis sistemai, kuri važiuoja pati, bet tik tam tikrą laiką, yra tai, kad ji turi sugebėti numatyti, kada ji gali sugesti, kad vairuotojui būtų suteikta pakankamai laiko perimti. Šią galimybę riboja automobilio jutiklių diapazonas ir būdingi sunkumai nuspėti sudėtingos situacijos baigtį. Galbūt vairuotojas visiškai išsiblaškęs, sakė Werneris Huberis. Jam prireikia penkių, šešių, septynių sekundžių, kad sugrįžtų prie vairavimo užduoties – tai reiškia, kad automobilis turi [iš anksto] žinoti, kada pasiekiamas jo apribojimas. Iššūkis labai didelis.

Prieš kelionę į Vokietiją aplankiau Johną Leonardą, MIT profesorių, dirbantį robotų navigacijos srityje, norėdamas sužinoti daugiau apie transporto priemonių automatizavimo ribas. Leonardas vadovavo vienai iš komandų, dalyvaujančių DARPA Urban Challenge – 2007 m. renginyje, kurio metu autonominės transporto priemonės lenktyniavo išgalvotomis miesto gatvėmis, sustojusiomis sankryžomis ir judančiu eismu. Iššūkis įkvėpė atlikti naujus tyrimus ir domėtis autonominiu vairavimu, tačiau Leonardas yra santūrus entuziastingai dėl komercinės trajektorijos, kurią nuo tada ėmė važiuoti autonominis vairavimas. Kai kurie iš šių esminių klausimų, susijusių su pasaulio atstovavimu ir gebėjimu nuspėti, kas gali nutikti – mes vis tiek galime atsilikti dešimtmečiais nuo žmonių su mūsų mašinų technologija, sakė jis. Čia yra didelių, neišspręstų, sunkių problemų. Turime būti atsargūs, kad per daug nesureikšmintume, kaip gerai tai veikia.

Leonardas teigė, kad daugelis technologijų, padėjusių autonominiams automobiliams susidoroti su sudėtinga miesto aplinka tyrimų projektuose (kai kurie iš jų šiandien naudojami „Google“ automobiliuose), niekada negali būti pakankamai pigūs ar kompaktiški, kad būtų naudojami komercinėse transporto priemonėse. Tai apima ne tik LIDAR, bet ir inercinę navigacijos sistemą, kuri pateikia tikslią padėties nustatymo informaciją, stebėdama pačios transporto priemonės judėjimą ir gautus duomenis derindama su diferenciniu GPS bei labai tiksliu skaitmeniniu žemėlapiu. Be to, prastas oras gali labai pabloginti jutiklių patikimumą, sakė Leonardas, ir ne visada įmanoma pasikliauti skaitmeniniu žemėlapiu, kaip tai daro daugelis prototipų sistemų. Jis sakė, kad jei sistema remiasi labai tiksliu ankstesniu žemėlapiu, ji turi būti atspari situacijai, kai tas žemėlapis yra neteisingas, ir nereikėtų nuvertinti tų žemėlapių atnaujinimo.

Pasibaigus važiavimui su BMW autonominiu prototipu atradau netobulos autonomijos pavyzdį. Apsukome oro uostą ir važiavome atgal link miesto, kai prieš mane iš dešinės netikėtai praskriejo automobilis „Smart“, kuris šiek tiek netvarkingai lėkė per eismą. Supainiotas dėl staigių ir netaisyklingų manevrų, mūsų automobilis vis sparčiai artėjo prie jo, o likus mažiau nei sekundei aš praradau nervus ir paspaudžiau stabdžius, sulėtindamas automobilį ir išjungdamas jį iš savarankiško vairavimo režimo. Po akimirkos paklausiau Aeberhardo, ar mūsų automobilis būtų laiku stabdęs. Tai būtų buvę arti, prisipažino jis.

Nepaisant prašmatnių demonstracinių versijų ir drąsių komercializavimo planų, kartais tarp automobilių gamintojų pastebėdavau norą paspausti stabdžius ir suvaržyti lūkesčius. Ralfas Herttwichas, vadovaujantis „Mercedes“ vairuotojo pagalbos sistemų tyrimams ir inžinerijai, paaiškino, kad padėties aiškinimas tampa eksponentiškai sunkesnis, nes kelias tampa sudėtingesnis. Išvažiavus iš greitkelio ir įėjus į vidutinį kelią, aplinkos suvokimas turi pagerėti. Jūsų aiškinimas apie eismo situacijas, nes jų yra daug daugiau – jos turi būti geresnės, sakė jis. Tiesiog pažvelgti į šviesoforą ir nuspręsti, ar tas šviesoforas jums tinka, yra labai, labai sudėtinga problema.

Pavyzdžiui, MIT Leonardas netiki, kad visiška autonomija neišvengiama. Nesitikiu, kad Manhetene per visą gyvenimą bus taksi be vairuotojų“, – sakė jis, prieš greitai pridūręs: „Ir nenoriu, kad taksi vairuotojai išeitų iš verslo“. Jie žino, kur eina, ir (bent jau Europoje) yra mandagūs, saugūs ir nuves jus ten, kur jums reikia. Tai labai vertingas visuomenės vaidmuo.

Lankydamasis BMW ir Mercedes svarsčiau Leonardo prieštaravimus. Kai kuriuos iš jų net užsiminiau taksistui Miunchene, kuris susidomėjo mano kelione. Atrodė, kad jis toli gražu nesijaudino. Mes turime septintasis jausmas - septintasis pojūtis, sakė jis, turėdamas omenyje instinktyvų žmogaus suvokimą apie kelią. Kai jis įspūdingu greičiu įveikė judrią eismą, įtariau, kad šis gebėjimas mikliai susidoroti su tokiu sudėtingu ir netvarkingu pasauliu dar kurį laiką gali būti naudingas.

paslėpti