Безпілотні автомобілі еволюціонують від футуристичної мрії до сучасної реальності. Але щось еволюція затягнулась. Чи то так здається? Уявіть, що ви сідаєте в машину, вводите — або, ще краще, говорите — місцезнаходження автомобіля в інтерфейсі, а потім дозволяєте йому довезти вас до місця призначення, поки читаєте книгу, переглядаєте вебсторінки або дрімаєте.
Автомобілі, які можуть їздити самі – раніше це здавалося нам чимось фантастичним. Але впродовж наступних кількох років ця вигадка стане реальністю, завдяки появі безпілотних автомобілів, і це радикально змінить спосіб пересування і транспортне сполучення наших міст.
Саме такі обіцянки ми вже чуємо протягом останніх десяти років. Чуємо про успіхи і невдачі розробників, про правові колізії використання таких транспортних засобів, про їх безпеку і небезпечність для нас, водіїв, на дорозі. Давайте спробуємо в усьому розібратися.
Також цікаво:
- Human Brain Project: Спроба імітувати людський мозок
- Thunderbolt 5 проти Thunderbolt 4: все, що потрібно знати
Історія безпілотних автомобілів
Ідея безпілотних автомобілів існує вже дуже давно, з 30-х років минулого століття вони стали невід’ємною частиною науково-фантастичних уявлень про майбутнє. Але лише нещодавно технологія, яка могла б зробити їх реальністю, почала стрімко розвиватися.
Перші експериментальні прототипи, які були надзвичайно повільними, датуються ще 1960-ми роками. Зовсім недавно, у 2004 році, DARPA (агентство Міністерства оборони США, що відповідає за розробку нових технологій для використання в збройних силах США) закликало розробників з усього світу побудувати безпілотний автомобіль, який би був здатний взяти участь у перегонах каліфорнійською пустелею Мохаве, запропонувавши переможцю приз у мільйон доларів. Найуспішніший автомобіль проїхав лише 7 зі 142 миль. Але гонка зміцнила віру в те, що автомобілі-роботи є реальністю.
У наступній гонці 2005 року вже п’ять автомобілів подолали дистанцію. А у змаганнях Urban Challenge 2007 року транспортні засоби вже не просто уникали перешкод і трималися доріг, а й дотримувались правил дорожнього руху, з’їжджали, паркувались і навіть робили дозволені розвороти. А до 2010 року технічні спеціалісти Google створили систему, яка могла впоратися з найскладнішими дорогами Каліфорнії (включаючи знаменитий звивистий квартал Ломбард-стріт у Сан-Франциско) з мінімальною участю людини.
Зараз ідеєю створення безпілотних авто зайняті всі відомі виробники автомобільної індустрії, бо вважають її дуже перспективною.
Що таке безпілотні автомобілі?
Безпілотні автомобілі – це транспортні засоби, які не потребують допомоги людини для навігації до місця призначення. Вони використовують для цього камери, датчики та розширене програмне забезпечення, яке інтерпретує дорожню ситуацію та реагує на пішоходів та інше оточення на дорозі.
Наразі в світі немає легально діючих повністю автономних транспортних засобів. Однак існують частково автономні транспортні засоби — легкові авто та вантажівки з різним рівнем самоавтоматизації, від звичайних автомобілів із системою допомоги при гальмуванні, до повністю незалежних прототипів автономного керування.
Незважаючи на те, що технології автономного керування все ще знаходяться на початковій стадії розвитку, вони стають все більш поширеними, і згодом, можливо, радикально змінять нашу транспортну систему (і, відповідно, нашу економіку та суспільство). За оцінками автовиробників і технологічних компаній, безпілотні автомобілі 4-го рівня можуть надійти у продаж протягом наступних кількох років. Однак деякі експерти вважають такі прогнози надто оптимістичними і нереалістичними, з огляду на процес еволюції безпілотних авто.
Рівні автономності автомобілів
Автомобілі мають різний рівень керування, який експерти оцінюють за шкалою від 0 до 5. Тож давайте розберемось, що означає кожен рівень.
Рівень 0. Усі основні системи контролюються людьми. Тобто це наші звичні авто, які використовуються зараз.
Рівень 1. Деякі системи, такі як круїз-контроль або автоматичне гальмування, можуть керувати автомобілем по черзі.
Рівень 2. Автомобіль підтримує принаймні дві одночасні автоматизовані функції, наприклад, прискорення та керування. Але для безпечної роботи потрібна людина.
Рівень 3. За певних умов автомобіль може керувати всіма функціями, критично важливими для безпеки, але передбачається, що водій візьме на себе керування у разі збою в системі або проблеми в керуванні.
Рівень 4. Автомобіль є повністю автономним у деяких сценаріях водіння, але не у всіх.
Рівень 5. Автомобіль повністю автономний у будь-якій ситуації.
Поки що нам доступні автомобілі 0-3 рівнів, хоча про 3 рівень все ще точаться запеклі суперечки. Хоча виробники обіцяють, що до 2030 року вже стануть доступними безпілотні авто 4 рівня.
Як працюють безпілотні автомобілі?
Google, Uber, Tesla, Nissan, Subaru та інші провідні автовиробники, дослідні та технологічні компанії розробили різні технології автономного керування.
Незважаючи на те, що деталі конструкції відрізняються, більшість автономних систем створюють і підтримують внутрішню карту свого оточення на основі широкого спектру датчиків, як-от радар. Безпілотні прототипи Uber використовують 64 лазерні промені разом з іншими датчиками для створення внутрішньої карти. Прототипи Google на різних етапах використовували лазери, радари, потужні камери та гідролокатори.
Потім програмне забезпечення обробляє ці вхідні дані, прокладає маршрут і надсилає інструкції до систем автомобіля, які контролюють прискорення, гальмування та рульове керування. Жорстко закодовані правила, алгоритми уникнення перешкод, прогнозне моделювання та «розумне» розпізнавання об’єктів (наприклад, різниці між велосипедом і мотоциклом) допомагають програмному забезпеченню дотримуватися правил дорожнього руху та долати перешкоди.
Частково автономні транспортні засоби можуть вимагати втручання людини-водія, якщо система стикається з невизначеністю, а повністю автономні транспортні засоби можуть навіть не мати керма.
Крім того, автономні автомобілі можна розрізняти як «підключені» чи ні, з огляду на те, чи можуть вони взаємодіяти з іншими транспортними засобами та/або дорожньою інфраструктурою, такою як світлофори нового покоління. Більшість прототипів наразі не мають такої можливості.
Читайте також:
- Війна за супутниковий інтернет: Європа кидає виклик Starlink
- Що таке нейронні мережі і як вони працюють
Які переваги мали б безпілотні автомобілі?
Найбільш широко обговорюваною перевагою буде підвищення безпеки дорожнього руху. Минулого року лише у Великій Британії було зареєстровано 1770 загиблих на дорогах, понад 26000 людей отримали серйозні травми. У США цифри ще більш тривожні: 36750 смертей пішоходів і велосипедистів. В Україні статистика не менш тривожна. Оскільки більшість аварій є наслідком помилки водія, навіть 90% впровадження безпілотних автомобілів може врятувати до 22000 людських життів щороку.
Ще однією перевагою було б зробити транспорт доступним для людей, у яких раніше не було можливості керувати транспортним засобом. Мова про дітей, інвалідів та людей похилого віку, які могли б, теоретично, подорожувати без водія, що покращило б транспортну доступність.
Але тут ще є багато юридичних колізій. Й досі не зрозуміло, хто буде винен в можливій аварії, хто і яке покарання за це має понести тощо.
Вплив на навколишнє середовище викликає серйозні занепокоєння та велику невизначеність. Доступні, недорогі та зручні безпілотні автомобілі можуть збільшити загальну кількість кілометрів, що авто проїжджають щороку. Якщо ці транспортні засоби працюватимуть на бензині, шкідливі для клімату викиди, пов’язані з транспортом, можуть різко зрости. Проте, якщо транспортні засоби будуть електрифіковані, викиди значно знизяться. У міру того, як електрифіковані безпілотні автомобілі дозволять більше спільних поїздок (наприклад, через такі сервіси, як Lyft або Uber), викиди можуть знизитися ще більше.
Технології та підходи до створення безпілотних автомобілів
Розробники використовують різноманітні методи та підходи, все більш просунуті технології та більш якісні комплектуючі для створення прототипів безпілотних авто. Але більшість з них мають багато спільного, бо принцип один – створити транспортний засіб, який би не тільки керував процесом водіння, але й відслідковував ситуацію на дорозі та приймав правильні рішення. Ось деякі з найважливіших технологій:
- Датчики: для сприйняття навколишнього середовища в безпілотних автомобілях зазвичай використовується комбінація датчиків, таких як лідар (виявлення світла та визначення дальності), радар, камери та ультразвукові сенсори.
- Карти: карти високої чіткості відіграють вирішальну роль. Ці карти містять детальну інформацію про дорогу, дорожні знаки та інші елементи дорожньої інфраструктури, які допомагають транспортному засобу орієнтуватися.
- Системи керування: автомобілі використовують складні системи керування у режимі реального часу, регулюючи швидкість, кермування і гальмування за потреби.
- Машинне навчання та штучний інтелект: передові алгоритми штучного інтелекту використовуються для обробки даних від датчиків, прийняття рішень і вивчення досвіду. Глибоке навчання часто використовується для розпізнавання зображень і шаблонів.
Про останній пункт хочеться розказати більш детально.
Деякі компанії, як-от Waymo, розробляють власний штучний інтелект і системи керування, призначені для автономного водіння. Платформа NVIDIA DRIVE надає масштабоване рішення на основі штучного інтелекту для автономних транспортних засобів, яке використовується кількома автовиробниками та технологічними компаніями. Слід також згадати про фреймворки з відкритим кодом, як-от ROS (операційна система роботів), які використовують деякі компанії для створення своїх автономних систем.
До того ж багато компаній інвестують у дослідження та розробки для створення власних рішень ШІ для своїх безпілотних автомобілів.
Також цікаво:
- Найнебезпечніші світи: 14 планет, на яких нічого не виживе
- Загадки космосу, на які ми досі не знаємо відповідей
Чому такий повільний прогрес?
За оцінками, технологія створення безпечних автономних транспортних засобів розроблена приблизно на 80%. На повне вдосконалення процесу знадобиться набагато більше часу – це потребує розробки новітніх технологій, якісніших комплектуючих та удосконалення систем пілотування.
Проблеми, які ще належить вирішити, включають незвичайні та рідкісні події, які можуть статися на будь-якій вулиці чи шосе, наприклад, погодні явища, тварини, що перетинають дорогу, будівельні та ремонтні роботи.
Ще один набір проблем виявився після того, як Cruise і Waymo запустили свої автономні послуги замовлення поїздок у Сан-Франциско. Національна адміністрація дорожнього руху та безпеки США у грудні 2022 року, вже через шість місяців після того, як послуги були схвалені, почала розслідування інцидентів, коли транспортні засоби “можливо, неадекватно різко гальмували або були знерухомлені”. У кількох випадках для переміщення транспортних засобів доводилося викликати евакуатори. Це означає, що поки що проблем більше, ніж досягнень.
Що зараз відбувається?
Активні ініціативи щодо автономних транспортних засобів можна згрупувати у дві категорії: послуги з організації поїздок (Cruise, Waymo та Uber) і продаж населенню безпілотних автомобілів (Tesla).
Cruise є дочірньою компанією General Motors, яка створена в 2013 році. Станом на вересень 2022 року вона керувала парком у 100 роботаксі в Сан-Франциско і планувала збільшити свій парк до 5000. Критики зазначали, що це збільшить міський трафік. У грудні 2022 року Cruise також почала пропонувати послуги в Чандлері, Арізона, і Остіні, Техас.
Cruise, the self-driving unit of General Motors that operates a robotaxi service in San Francisco, has applied for permission to test its autonomous vehicles across all of California.https://t.co/KbsLjk7JvC
— MarketWatch (@MarketWatch) March 21, 2023
Waymo, колишній проект Google Self-Driving Car, був заснований у січні 2009 року. Компанія витратила $4,8 млрд у 2020 році та $5,2 млрд у 2021 році. Waymo One надає автономні послуги з організації поїздок у Фініксі, а також у Сан-Франциско. Цього року вона планує вийти на дороги Лос-Анджелесу.
Компанія Uber була головною силою в розробці автономних транспортних засобів, оскільки частиною її бізнес-плану була заміна людей-водіїв. Однак у неї виникли проблеми, зокрема, аварія в березні 2018 року, коли безпілотний Uber убив жінку, яка йшла з велосипедом через вулицю, в Темпі, штат Арізона. У 2020 році Arizona Uber продала свій дослідницький підрозділ AV компанії Aurora Innovation.
Але в жовтні 2022 року Uber повернувся до впровадження безпілотних автомобілів, підписавши угоду з Motional, спільним підприємством Hyundai і Aptiv. Motional надаватиме автономні транспортні засоби для служб доставки та обслуговування Uber.
Lyft, друга за величиною компанія спільного транспортування після Uber, працює в США та Канаді. Як і Uber, у Lyft був автономний підрозділ, і в 2016 році співзасновник Lyft Джон Циммер передбачав, що до 2021 року більшість поїздок у його мережі здійснюватиметься саме на таких транспортних засобах (а до 2025 року володіння приватними автомобілями “повністю припиниться”). Але цього не сталося. Тому до кінця 2021 року Lyft також продала свій підрозділ безпілотних автомобілів компанії Toyota.
У 2022 році Циммер заявив, що ця технологія не замінить водіїв, принаймні, протягом найближчих десяти років. Однак у серпні 2022 року Lyft співпрацював з Motional, щоб запустити роботаксі в Лас-Вегасі та Лос-Анджелесі.
Telsa є світовим лідером з продажу акумуляторних електромобілів. Вона також має на меті продавати транспортні засоби з повною автоматизацією. Однак станом на кінець 2022 року в США не продавалися транспортні засоби рівня 3, 4 або 5.
Те, що Telsa пропонує, — це повністю автономна система керування за $15 000. Покупці визнають, що купують бета-версію, і беруть на себе всі ризики. У разі несправності системи Telsa не несе жодної відповідальності.
У лютому 2023 року Національне управління безпеки дорожнього руху виявило: “Бета-версія повністю автономного програмного забезпечення, яке дозволяє транспортному засобу перевищувати обмеження швидкості або проїжджати перехрестя в незаконний або непередбачуваний спосіб, збільшує ризик аварії“. Це призвело до того, що Tesla відкликала 362 000 автомобілів для оновлення програмного забезпечення.
Ще однією невдачею для продажів автономних транспортних засобів стало оголошення у жовтні 2022 року про те, що Ford і VW вирішили припинити фінансування компанії з технологій автономного водіння Argo AI, що призвело до її закриття. І Ford, і VW вирішили перенести свою увагу з рівня автоматизації 4 на рівні 2 і 3.
Що на нас чекає?
Незважаючи на те, що поточне тестування є досить багатообіцяючим, багато експертів вважають, що пройдуть десятиліття, перш ніж безпілотні автомобілі стануть масовими і доступними для покупки. З іншого боку, власник Tesla Ілон Маск наполягає на тому, що безпілотні автомобілі стануть доступними для громадськості найближчим часом. Тим часом, транспортні засоби, якими керує людина, продовжуватимуть отримувати функції автономного керування, як-от навігація через світлофори, перехрестя та міський рух без участі людини.
Хоча це займе багато років, експерти прогнозують, що безпілотні автомобілі з часом стануть домінуючим видом транспорту у світі, а кількість людей-водіїв значно зменшиться. Хоча ми точно не знаємо, коли це станеться, безсумнівно, безпілотні автомобілі є нашим майбутнім. Експерти сходяться на думці, що це стане реальністю, однак щодо термінів вони не дають ніяких прогнозів.
Також цікаво: