Автомобиль-беспилотник
Что такое автомобиль-беспилотник?
Автомобиль-беспилотник ― это такая вершина инженерной мысли, которая позволит ездить на машине людям без прав и со знанием правил дорожного движения на уровне пешехода. Беспилотник способен ехать, куда и когда укажут, без устали и нервов преодолевая городские и загородные пространства, пробки, светофоры и пешеходные переходы.
При этом безукоризненно соблюдая все ПДД. Человеку нужно лишь занять свое почетное место пассажира и назвать машине маршрут. Салон авто на время поездки может стать и кинотеатром, и кафе, и спальней, пока пассажир в пути. Все! Это почти уже не фантастика, хотя звучит фантастически.
Как беспилотник устроен
В первую очередь в них задействован искусственный интеллект. Сюда входят системы распознавания изображений ― так называемые нейронные сети, или математические модели, по принципу действия похожие на биологические связи нервных клеток. Нейронные сети выявляют и группируют общие закономерности в данных, которые переводятся ими в алгоритмы, понятные для машины. Эти данные включают в себя изображения с камер самого беспилотника, и по ним машина учится распознавать светофоры, деревья, бордюры, пешеходов, дорожные указатели, разметку, ямы на дороге и другие элементы окружающей среды, в которой движется автомобиль.
Давно и плотно темой автономного движения занимается компания Гугл. В своем проекте «Google Waymo» она использует сочетание приборов: лидара (дальномера на основе световой волны) и бортовых видеокамер. Компьютер беспилотника обрабатывает поступающую от них информацию и строит версию дальнейшего поведения всех попавших в его анализ объектов. На это уходят доли секунды. Логические способности системы тем выше, чем больше данных поступит в ее алгоритмы. Это позволяет ей делать все более тонкие настройки перемещения в пространстве, и она накапливает их для дальнейшего использования.
Принцип действия системы беспилотного движения
- Водитель (или пассажир) задает пункт назначения. Навигатор автомобиля рассчитывает маршрут.
- Лидар ― вращающийся датчик на крыше ― сканирует пространство в радиусе 60 метров вокруг автомобиля и создает динамическую трехмерную 3D-карту текущей внешней среды.
- Датчик на левом заднем колесе отслеживает боковое движение, чтобы определить положение автомобиля относительно 3D-карты.
- Радарные системы в переднем и заднем бамперах рассчитывают расстояния до препятствий.
- Компьютер автомобиля собирает данные со всех датчиков, с видеокамер автомобиля и совмещает их с данными из базы Google Street View (панорамного просмотра улиц).
- Нейронные сети моделируют процессы человеческой логики принятия решений с использованием всей глубины своих накопленных алгоритмов и контролируют действия систем автомобиля, таких как рулевое управление и тормоза.
- Программное обеспечение автомобиля синхронизирует обстановку с картами Гугл для уведомления о появлении дорожных знаков, светофоров, заправок и т.д.
При этом имеется функция, позволяющая человеку взять управление транспортным средством на себя.
В проекте «Google Waymo» автомобиль еще не полностью автономен. Он требует присутствия водителя в случаях, когда система вдруг не справляется. Это не самоуправление в чистом виде, но оно приближается к таковому в идеальных условиях.
Сейчас существует шесть уровней автономности автомобиля (от 0 до 5), которые конкретизируют степень самостоятельности системы. На каждом из них система обогащается той или иной функцией, которая освобождает человека за рулем от его обычных операций, например, от слежения за полосой разметки или дистанцией до впереди идущего автомобиля, от манёвров парковки и т.д.
Преимущества и недостатки беспилотных автомобилей
Главным плюсом автономного транспорта является его безопасность. В разных странах в ДТП гибнет огромное количество людей. Потери почти как на войне. Так, в Индии число жертв за год составляет 150 тыс. человек, в США ― 37 тысяч, в России ― 19 тысяч.
Если бы дороги принадлежали только беспилотникам, движение было бы строго упорядоченным, без пробок и заторов. Централизованная система координации движения просчитывала бы место на дороге для каждого участника движения. Беспилотный автомобиль, выполняя собственную программу движения, заданную ему пассажиром, согласовывал бы ее с системой общей координации. Любые аварии, столкновения, неправильные манёвры в такой ситуации исключены.
В экономическом смысле коммерческие грузоперевозки на беспилотном транспорте становятся намного эффективнее. Они не требуют труда реального водителя, движение становится безостановочным от точки погрузки до точки выгрузки, исключаются потери груза из-за аварийных или непредвиденных ситуаций на дороге, рациональнее используется топливо. Теоретически грузовой и пассажирский потоки можно при этом развести на разные полосы или даже дороги.
Но это идеальные условия. В реальности пока до таких беспилотников дело не дошло. Существует масса нерешенных технических, технологических, юридических, этических и прочих проблем. Например:
- Движение беспилотного автомобиля в тоннеле в отрыве от сигнала GPS пока не решено технологически. Беспилотник в такой ситуации не будет знать, куда ему ехать.
- Как поведет себя автомобиль в условиях сильного дождя, снегопада, когда не видно разметки, знаков, бордюров и разных препятствий? Поймет ли он, что нужно пропустить машину скорой помощи или пожарную машину?
- Пока нет четкого понимания, надо ли выделять беспилотным автомобилям отдельную полосу движения на дороге. Если придется двигаться в общем потоке, как согласовать действия робота с действиями реальных водителей? Для человека характерно невербальное общение. Например, зрительный контакт с пешеходами или мимика и жесты других водителей позволяют человеку за рулем быстро оценить и предсказать ситуацию. Смогут ли беспилотники действовать на таком же уровне?
- Еще сложнее выглядит проблема аварийности с участием автономных автомобилей: кто будет ответственным за возможный несчастный случай? Несколько таких инцидентов уже было с экспериментальной техникой, и разработчики усиленно работают над этой проблемой.
- Существуют опасения, что программное обеспечение, используемое для работы автономных транспортных средств, может быть взломано, и злоумышленники нанесут вред обществу.
И подобных вопросов еще очень много.
Развитие беспилотного транспорта в России
Россия в этой сфере далеко не на первых позициях. Такая сложная технология требует огромных финансовых вложений со стороны и бизнеса, и государства. С этим большие проблемы. Существуют отдельные проекты, но они единичные, а нужны комплексные. Например, отдельно развиваются проекты АвтоВАЗа, ФГУП НАМИ, Группы ГАЗ. Лучше других продвигаются к успеху в компании КамАЗ.
Там планируют серийный выпуск беспилотных автомобилей к 2025 году. Локальная компания Стар Лайн из С-Петербурга провела успешные испытания своего беспилотника по маршруту С-Петербург – Казань на дистанции 2500 км. Ведет свои разработки известная IT-компания Яндекс, и также достигла определенных результатов.
Но пока все успехи на этом и заканчиваются. Вполне вероятно, что, как и многое в автомобилестроении, технология беспилотного управления транспортом к нам придет в уже готовом виде из-за рубежа, только уже за весьма приличные деньги, которые мы, как обычно, заработаем от продажи нефти и газа.
