Czym są samojezdne samochody i jak działają?

Kluczowe dania na wynos

• Samojezdne samochody wykorzystują kombinację czujników i kamer do tworzenia trójwymiarowego obrazu otaczającego ich świata, umożliwiając im bezpieczną jazdę bez większej interwencji kierowcy.
• Samochody autonomiczne podlegają różnym poziomom automatyzacji, począwszy od samochodów wymagających człowieka do wykonania każdego zadania związanego z prowadzeniem pojazdu, po samochody, które mogą poruszać się po drogach publicznych bez udziału człowieka.
• Oprogramowanie samojezdnych samochodów w dużej mierze opiera się na sztucznej inteligencji i algorytmach uczenia maszynowego, aby podejmować decyzje na podstawie zmiennych w środowisku, a algorytmy te poprawiają się wraz z większą ilością czasu spędzonego na drodze.

Idea stworzenia idealnego samojezdnego samochodu była popularna od samego początku motoryzacji. Po ponad stuleciu innowacji i przełomów technologicznych jesteś bliżej niż kiedykolwiek posiadania samochodu, który może sam prowadzić, a kilka firm pracuje nad projektami już na drogach publicznych.

Ale jak działają samojezdne samochody? A jak blisko jesteś spełnienia marzeń o robo-szoferze?

Czym są samojezdne samochody?

Jak sama nazwa wskazuje, pojazdy samojezdne (zwane także autonomicznymi) to samochody, które same się napędzają. Bardzo nowoczesne samojezdne samochody wymagają obecności kierowcy, który przejmie kontrolę w sytuacjach awaryjnych. Poza sytuacjami awaryjnymi lub sytuacjami, w których samochód zaczyna zachowywać się nierówno, powinien poradzić sobie z większością jazdy bez jakiejkolwiek formy ingerencji kierowcy.

Jak działają samojezdne samochody?

Samojezdne samochody wykorzystują kombinację czujników i kamer do tworzenia trójwymiarowego obrazu otaczającego ich świata. Zaawansowane oprogramowanie jest następnie wykorzystywane do wykrywania samochodów, osób i przeszkód na drodze, dzięki czemu pojazd może bezpiecznie poruszać się zgodnie z przepisami ruchu drogowego.

Wiele firm pracuje nad tą technologią, co oznacza, że ​​istnieje kilka różnych podejść do stworzenia samojezdnego samochodu. Istnieją również różne poziomy przypisane do samojezdnych samochodów o różnych funkcjach.

Rezerwacja i wskoczenie do samojezdnej taksówki Waymo to jeden z najłatwiejszych sposobów wypróbowania samojezdnego samochodu, ale na pierwszą przejażdżkę Waymo musisz być w Arizonie.

Wyjaśnienie poziomów samojezdnych samochodów

Większość samojezdnych samochodów na świecie nie jest modelami w pełni samojezdnymi i można je podzielić na sześć różnych poziomów automatyzacji, z których każdy oferuje lepszą automatyzację niż poprzedni.

• Samochody poziomu 0 nie mają automatyki i wymagają człowieka do wykonania każdego zadania związanego z prowadzeniem pojazdu.
• Samochody poziomu 1 mają funkcje wspomagające kierowcę, takie jak tempomat, ale do kierowania pojazdem potrzebny jest człowiek.
• Samochody poziomu 2 mają częściową automatyzację. Oznacza to, że mogą kontrolować takie rzeczy, jak kierowanie, ale nadal potrzebują człowieka do kierowania.
• Samochody poziomu 3 mają automatykę warunkową, umożliwiając im reagowanie na otoczenie w celu wykonywania zadań związanych z prowadzeniem pojazdu.
• Samochody poziomu 4 mają wysoki poziom automatyzacji, dzięki czemu samochód może w pełni samodzielnie poruszać się po obszarach geoogrodzonych.
• Samochody poziomu 5 są w pełni zautomatyzowane i mogą poruszać się po drogach publicznych bez udziału człowieka.

Wszystkie trzy pierwsze poziomy wymagają, aby człowiek kontrolował pojazd podczas jazdy, podczas gdy pozostałe trzy wymagają ograniczonej lub zerowej interakcji człowieka. Każdy poziom automatyzacji pojazdu jest kamieniem milowym, ale poziom piąty jest najbardziej ekscytujący i nad jego osiągnięciem wiele firm ciężko pracuje.

Sprzęt stojący za samojezdnymi samochodami

Co zaskakujące, ograniczenia sprzętowe nie są głównym problemem w przestrzeni samochodów autonomicznych. Teoretycznie jedynymi czujnikami potrzebnymi do działania samojezdnego samochodu są zwykłe kamery, a przetwarzanie oprogramowania wykonuje ciężkie zadania. Oczywiście znacznie bezpieczniej jest używać szeregu różnych czujników, aby zapewnić oprogramowaniu jak najwięcej danych.

Jak działa LiDAR w samochodach autonomicznych?

Czujniki wykrywania światła i określania odległości, czyli LiDAR, mierzą głębokość, aby stworzyć dokładny model 3D otoczenia pojazdu samojezdnego. Osiąga się to poprzez emisję milionów impulsów laserowych na sekundę i pomiar czasu potrzebnego do odbicia każdego impulsu. Im dłuższy czas odbicia, tym dalej obiekt znajduje się od czujnika.

Pomaga to autonomicznemu samochodowi zrozumieć jego otoczenie i otaczające obiekty. Obejmuje to budynki, ludzi i zwierzęta, a także wszystko, co mija pojazd. W pogodny dzień LiDAR to wszystko, czego potrzebuje samochód do poruszania się w ruchliwym środowisku miejskim. Jego wydajność spada jednak wraz z deszczem lub mgłą i dlatego samojezdne samochody nie mogą polegać na LiDAR jako jedynym typie czujnika.

Jak działa radar w samojezdnych samochodach?

Radar pełni podobną rolę jak LiDAR w zautomatyzowanych pojazdach. Jednak zamiast emitować lasery, emituje fale radiowe i mierzy odbicia od obiektów wokół ciebie. Celem jest jednak nadal zrozumienie środowiska wokół samochodu.

Czujniki LiDAR mają rozdzielczość 10 razy większą niż radar, ale na radar nie mają wpływu złe warunki pogodowe. Czujniki radarowe są również tańsze niż czujniki LiDAR.

Jak działają kamery wizualne w samojezdnych samochodach?

Firmy takie jak Google Waymo używają kombinacji LiDAR, radaru i zwykłych kamer do swoich głównych matryc czujników. Z drugiej strony Tesla zdecydowała się w pełni zainwestować w zwykłe kamery i zaawansowane oprogramowanie do autonomicznej nawigacji po drogach.

Technologia rozpoznawania twarzy istnieje już od dawna, chociaż jest używana głównie w smartfonach i zaawansowanych rozwiązaniach bezpieczeństwa. W przypadku samojezdnych samochodów celem jest przeniesienie tego na wyższy poziom dzięki rozpoznawaniu obiektów opartemu na uczeniu maszynowym, wykrywaniu budynków, samochodów, ludzi i wszystkiego wokół pojazdu.

Inne czujniki do samojezdnych samochodów

Radar, LiDAR i zwykłe kamery są często głównymi czujnikami w samojezdnym samochodzie, ale niektóre pojazdy mają ich więcej. Dodatkowe wyposażenie, takie jak czujniki ultradźwiękowe, pozwala samochodowi jeszcze lepiej rozumieć otoczenie. Dzięki temu samojezdne samochody mogą reagować na sygnały niewizualne, takie jak dźwięk syren karetki pogotowia.

Autonomiczny samochód „Mózg”

Niezależnie od tego, czy jest to Tesla, Waymo, czy jakikolwiek inny system samojezdnych samochodów, wszystkie te pojazdy potrzebują centralnego komputera lub „mózgu”, aby przetwarzać dane dostarczane przez ich czujniki. Wiodącym tego przykładem jest platforma Drive AGX firmy Nvidia, ale niektórzy producenci samochodów decydują się na opracowanie tego typu technologii we własnym zakresie.

Oprogramowanie samojezdnych samochodów

Zbudowanie funkcjonalnego oprogramowania samojezdnego samochodu to jedno z największych wyzwań stojących przed producentami. Stosunkowo łatwo jest stworzyć program, który wykorzystuje oznaczenia dróg i dane o lokalizacji do śledzenia nowoczesnych dróg. Ale co się stanie, jeśli inny samochód cię odetnie lub zwierzę wybiegnie na drogę?

Drogi nie są przewidywalnymi miejscami. Oprogramowanie samojezdnego samochodu musi być w stanie reagować na ogromną liczbę różnych sytuacji, z których wielu nie da się wcześniej zaprogramować.

Sztuczna inteligencja i uczenie maszynowe w samochodach autonomicznych

Sztuczna inteligencja stanowi rdzeń branży samochodów autonomicznych. Zasadniczo autonomiczne pojazdy, takie jak ten, mają naśladować ludzki mózg podczas jazdy, co oznacza, że ​​muszą być w stanie podejmować decyzje na podstawie ogromnego zakresu zmiennych. Obejmuje to skrzyżowania i znaki drogowe, które są częścią drogi, a także pojazdy, ludzi i inne przeszkody, o których zwykły kierowca powinien wiedzieć.

Tworzenie baz danych i algorytmów, które doskonale rozpoznają wszystko na drodze, byłoby dla ludzi zbyt czasochłonne. Zamiast tego producenci tacy jak Tesla wykorzystują uczenie maszynowe do trenowania swoich algorytmów i ich ulepszania.

Algorytmy uczenia maszynowego stosowane w samojezdnych samochodach muszą zaczynać się od pewnych podstawowych danych, ale ogromna część ich uczenia się odbywa się na drodze. To właśnie sprawia, że ​​tak ważne jest, aby firmy mogły testować swoje samochody na prawdziwych drogach, ale oznacza to również, że samochody samojezdne będą coraz lepsze, im więcej będą jeździć.

Pieszy wychodzący na jezdnię to dobry przypadek testowy dla samouczącego się samochodu. W tym scenariuszu samochód ma kilka opcji; może próbować skręcić wokół pieszego, zatrzasnąć hamulce i spróbować się zatrzymać lub użyć klaksonu, aby ostrzec pieszego. Większość samojezdnych samochodów będzie aktywnie podchodzić do takich przeszkód, wykluczając ostatnią opcję.

Od tego momentu musi zdecydować, czy lepiej skręcić, czy zahamować, biorąc pod uwagę takie czynniki, jak prędkość, odległość, warunki pogodowe i wiele innych czynników środowiskowych. Jeśli na przykład skręcanie spowodowałoby wjechanie samochodu na tor ruchu nadjeżdżającego z przeciwka, prawdopodobnie zdecyduje się on użyć hamulców.

Zarówno brak właściwej reakcji, jak i odpowiednia reakcja pomagają autonomicznemu samochodowi nauczyć się, jak radzić sobie z podobnymi problemami w przyszłości. W idealnej sytuacji dane te są udostępniane samochodom samojezdnym, aby zapewnić ich wspólną poprawę.

Oprócz sztucznej inteligencji za kulisami samojezdnego samochodu znajduje się wiele innych programów. Systemy mapowania GPS pomagają samochodowi dokładnie nawigować po drogach, a systemy monitorowania kierowcy zapewniają, że osoba za kierownicą jest skupiona, nawet w trybie samodzielnej jazdy.

Każda firma zajmująca się samojezdnymi samochodami ma inne podejście do oprogramowania, co oznacza, że ​​rzadko otwarcie mówią o tym, jak działają ich narzędzia.

Czy samochody autonomiczne są bezpieczne?

Uczciwe jest kwestionowanie bezpieczeństwa nowoczesnych samojezdnych samochodów, zwłaszcza w obliczu rosnącej listy zgonów i obrażeń związanych z jazdą autonomiczną. Jak widać po rozpowszechnieniu systemów monitorowania świadomości kierowcy w wielu samochodach autonomicznych, nawet ich producenci wiedzą, że nie są one jeszcze doskonałe.

Ale nie o to chodzi. Autonomiczne samochody mają jeszcze długą drogę do przebycia. Oznacza to, że fani autonomicznych samochodów muszą jeszcze trochę poczekać, aby dostać w swoje ręce pojazd kontrolowany przez sztuczną inteligencję, który sam się prowadzi i może nawet być w stanie przejąć kontrolę nad sobą.