Jste zaneprázdněni řešením mnoha problémů. V kufru je chemické čištění. Musíme se dostat na poštu, než se zavřou dveře. Vaši mysl zaměstnává nákupní seznam večeří, ne ten drahý. A najednou se rozsvítí brzdová světla. Nemáte čas reagovat. Kolize.
Podobné scénáře se odehrávají každý den, protože lidská pozornost je křehká. Rozptylují nás telefony, obrazovky médií a stále složitější provoz. Chyba řidiče zůstává hlavní příčinou nehod. Spoléhat se na lidskou bdělost v chaotickém prostředí je však stále méně efektivní. Výrobci automobilů vytvářejí systémy, které za vás sledují silnici. Nejsou to jen futuristické koncepty. Prvky jako automatické nouzové brzdění a adaptivní tempomat jsou již instalovány v sériových vozech. Dokonce i starší modely mohou mít v kabelových svazcích skrytou technologii pro předcházení kolizím.
Tento posun je zřejmý. Automobily přecházejí z role pasivní dopravy do statusu partnerů aktivní bezpečnosti. Vstupujeme do éry, kdy počítač sleduje silnici, takže vy nemusíte. V tomto článku se podíváme na hardware a software, díky kterému jsou autonomní vozidla bezpečná. Podíváme se, jak tyto technologie fungují, jejich současná připravenost na masovou výrobu a jaké regulační bariéry jim stojí v cestě.
Зміст
Hardware za vnímáním
Jak auto ví, že musí zastavit, než narazí do auta před ním? Všechno to začíná vnímáním. Vozidlo potřebuje 360stupňový výhled kolem sebe a neustále aktualizuje svou polohu vzhledem k ostatním objektům.
Většina moderních bezpečnostních systémů autonomních vozidel se spoléhá na fúzi senzorů. Žádný jednotlivý senzor není dokonalý. Každý má slepá místa a omezení v závislosti na prostředí. Kombinací dat tvoří vůz spolehlivý obraz reality.
- LiDAR (optická detekce a měření vzdálenosti) : Používá laserové pulsy k vytvoření vysoce přesné 3D mapy prostředí. Detekuje objekty s vysokou přesností i při slabém osvětlení. Silný déšť nebo mlha však mohou rozptýlit laserové paprsky a snížit tak účinnost.
- Radar (Detekce a měření radaru) : Vysílá rádiové vlny pro měření vzdálenosti a rychlosti objektů. Funguje dobře za špatného počasí a skvěle se hodí pro adaptivní tempomat. Má však potíže identifikovat tvar nebo typ předmětu.
- Kamery : Poskytují vizuální data. Rozpoznají dopravní značení, dopravní značky a barvy (červené nebo zelené světlo). Vyžadují značné výpočetní zdroje a mohou být oslepeny přímým slunečním světlem nebo oslněním.
- Ultrazvukové senzory : Senzory krátkého dosahu používané především pro parkování a manévrování při nízké rychlosti. Detekují překážky přímo v okolí vozidla.
Centrální počítač zpracovává tento datový tok. Filtruje hluk. Předpovídá trajektorie. Pokud vypočítá kolizní kurz, zasáhne. Zde se technologie přesouvá od pozorování k akci.
Od prevence k intervenci
První systémy jednoduše zapípaly. Varovali tě. Pokud jste ignorovali signál, zůstali jste s problémem sami. Moderní bezpečnostní systémy autonomních vozidel přebírají kontrolu. Jedná se o aktivní zásah.
Automatické nouzové brzdění (AEB) je nejběžnější aplikací. Když systém detekuje hrozící čelní srážku (nebo srážku zezadu), nejprve upozorní řidiče. Pokud nedojde k žádné reakci, předpřipraví brzdy. Pokud kolize stále hrozí, použije plnou brzdnou sílu. Ne vždy se tak zabrání nehodě. Často však snižuje rychlost nárazu a zmírňuje následky na majetku a zdraví.
Adaptivní tempomat (ACC) jde ještě dále. On podporuje
Neviditelné kroky k autonomii
Do světa samořídících aut nemůžete jen tak skočit po hlavě. Tohle je recept na katastrofu. Pamatujete na Carline od Stephena Kinga? Vnímavý zabiják Plymouth Fury? Buďme vděční, že se tato konkrétní noční můra neobjevila na autosalonech dříve, než inženýři mohli přijít na všechny její vlastnosti.
Skutečným prvním krokem nebyl robot s volantem. Tímto krokem bylo desetiletí 80. let. Konkrétně protiblokovací brzdový systém (ABS). Tento ukazatel znáte. Bliká na palubní desce jako varování od vzdáleného boha. Technicky vzato, ABS stále vyžaduje sešlápnutí pedálu. Ale dělá většinu práce, která se dříve musela dělat ručně.
Bez ABS se kola při prudkém brzdění zablokují. Auto jde do smyku. Ztrácíte kontrolu. Za starých časů jste museli ručně pumpovat brzdy, abyste získali trakci. Většina řidičů tuto dovednost nikdy nezvládla. ABS dělá toto pumpování za vás. Rychleji. Lepší. Mnohem lépe, než by kdy dokázala vaše vyděšená noha. Snímače rychlosti kol informují systém přesně o tom, kdy má dojít k zablokování.
Asi o deset let později výrobci vzali stejné snímače rychlosti kol a vytvořili něco chytřejšího: systémy kontroly trakce a stability. Nejedná se pouze o aktualizaci. To je úplně jiný systém. Tyto systémy detekují začátek smyku nebo převrácení. K udržení vozu na silnici pak využívají ABS a řízení motoru. Být vzhůru nohama je špatné. Správná poloha je dobrá.
Na rozdíl od lidí mohou tyto systémy brzdit každé kolo samostatně. Dokážou upravit dodávku výkonu na každé kolo individuálně. Při stlačení pedálu osoba současně působí silou na všechna čtyři kola. Často neúčinné. Systém nepropadá panice. Ona počítá.
V roce 1995 už bylo vaše auto lepším řidičem než vy.
Městská výzva DARPA
Některé z těchto budoucích technologií jsou blíž, než si myslíte. DARPA Urban Challenge staví týmy proti sobě. Potřebují vytvořit auta, která samy řídí provoz. Nejde jen o snížení dopravních zácp nebo nehod. Cíl je hlubší.
Agentura Defence Advanced Research Projects Agency (DARPA) chce vozidla bez řidiče pro boj. Udržujte vojáky mimo přední linie. Menší riziko. Více šancí na přežití. Stejné senzory, které zabraňují smyku na mokré vozovce, se zvětšují pro použití v bojových zónách.
Budoucnost již dorazila.
Nahradili jsme Christiny zlomyslné úmysly chladnou, vypočítavou bezpečností z 80. a 90. let. Nyní, v 21. století, kdy je sci-fi vetkaná do každodenního cestování, již není předkolizní bezpečnost výsadou luxusního segmentu za čtvrt milionu dolarů. Pro přístup k těmto systémům nepotřebujete korintskou kůži. Instalují se do běžných rodinných aut, do těch, jejichž čalounění skrývá skvrny od šťávy. Konkrétní implementace se liší výrobce od výrobce, ale základní filozofie je stejná: předvídat náraz a připravit na něj své vozidlo dříve, než si vůbec uvědomíte, že k němu dojde.
Zvažte klasický scénář: Jedete na slepo a zjistíte, že popelářský vůz zcela blokuje váš jízdní pruh. Ve voze vybaveném spolehlivým systémem předběžné úpravy brzd se alarm spustí okamžitě. Může se stát, že zmrznete nebo ještě hůře začnete nadávat na všechno na světě ještě předtím, než sešlápnete pedál. Mezitím je auto již v provozu. Připravuje brzdy a snižuje točivý moment motoru na zpomalení. Pokud se vám podaří pořádně šlápnout do pedálu, dostanete okamžitě plný hydraulický tlak, spíše než svižnou jízdu, na kterou jste zvyklí. Některé pokročilé verze jsou schopny zcela zastavit vůz v autonomním režimu, pokud je rychlost pod určitou prahovou hodnotou. Pokud je srážka nevyhnutelná, systém přitáhne bezpečnostní pásy a předpřipraví airbagy. To vše se děje ve zlomku sekundy, kterou váš mozek potřebuje, aby rozpoznal nebezpečí a pohnul nohou. Je jen otázkou času, kdy auto získá osobitost a začne hodnotit vaše reflexy.
Jak přednárazové systémy předvídají kolize
Technologie je před řidičem. Zatímco stále zpracováváte vizuální informace o kamionu, senzory již vykreslily trajektorii, vypočítaly rychlost zavírání a připravily zádržné systémy. To není magie, ale fúze senzorů. Radary, lidary a kamery vkládají data do palubního počítače, který pracuje v časovém měřítku, které nemá žádnou souvislost s rychlostí lidské reakce. Cílem je nejen přežít srážku, ale také zmírnit síly působící na cestující. Systém předepnutím bezpečnostních pásů zajišťuje zajištění cestujícího v určité poloze, čímž se zabrání „skluzovému“ efektu, kdy člověk při nárazu vklouzne pod pás. Snížením výkonu motoru systém snižuje delta-v (změnu rychlosti), která přímo koreluje se závažností zranění. Jedná se o pasivní záchrannou síť, která se aktivuje v milisekundách, kdy je detekováno nebezpečí.
Evoluce automatického parkovacího asistenta
Pak je tu nedůstojné parkování pozpátku podél chodníku. Je to dovednost, kterou většina řidičů nikdy nezvládne, ale zůstává to něco jako rituál. Výrobci reagovali automatickými parkovacími systémy dostupnými pro SUV, kompakty a hybridy. Tyto systémy využívají ultrazvukové senzory a kamery ke skenování dostupného prostoru. Proces je poloautonomní. Řidič musí najít místo, zaparkovat vedle něj a zahájit sekvenci akcí prostřednictvím obrazovky multimediálního systému. Po aktivaci převezme auto kontrolu nad volantem. Stále máte kontrolu nad brzdami a plynem, připraveni zasáhnout, pokud chodec vstoupí do cesty nebo pokud senzory špatně vyhodnotí obrubník. Jedná se o významný krok k plné autonomii, napodobující chování opatrného řidiče, který čte okolí a podle toho reaguje.
Řízení samoparkování z chytrého telefonu na příkladu Audi RS7
Audi tento koncept posunulo dále s modelem RS7 Sportback. Systém, který byl předveden na veletrhu spotřební elektroniky v roce 2013, umožňuje vozu zaparkovat bez řidiče uvnitř. Proces začíná tím, že řidič zajede na volné místo. Řidič pomocí aplikace na chytrém telefonu přikáže vozidlu najít polohu a zadat ji. Vůz se poté sám nasměruje do prázdného prostoru, zatímco řidič stojí na chodníku. Pro vyzvednutí vozu další příkaz přes aplikaci přivede RS7 na místo řidiče. Tato úroveň automatizace zcela zbavuje řidiče parkovacího manévru a zdůrazňuje vyspělost základního senzoru a řídicích algoritmů. Není to samořízení v plném slova smyslu – navigace a rozhodování na vysoké úrovni stále vyžadují lidskou kontrolu – ale odstraňuje nejstresovější část městského řízení.
Auta zítřka. Stále nelétám.
Hardware za humbukem
Poslouchej, nebudeme mít létající auta. Budoucnost na kolech vypadá méně jako The Addams Family (nebo The Jets ) a spíše jako explodující Batmanova rekvizita na střeše sedanu. To ale neznamená, že technologie není skutečná. Google provozuje svůj systém Chauffeur od roku 2009. Čísla jsou působivá: flotila najela více než 804 672 kilometrů (přibližně půl milionu mil) bez jediné nehody. Porovnejte to s průměrnou lidskou statistikou: jedna nehoda na půl milionu mil. Buď roboti brzy selžou, nebo jsou prostě lepší v tom, že neumírají.
Kouzlo se děje díky lidar (lidar), což je zkratka pro detekci a měření vzdálenosti (detekce a určení vzdálenosti pomocí světla). Nemá to nic společného s ligry (kříženci lva a tygra), navzdory tomu, co by vám mohl říct zmatený stážista. Představte si to jako ultrapřesného bratrance radaru. Systém vysílá 64 rotujících laserových paprsků, které každou sekundu provedou více než milion měření. Vznikne tak 3D mračno bodů s přesností na centimetry. Předinstalované mapy zvládají statický svět – semafory, sloupy, obrubníky – zatímco lidar zaplňuje chaos: chodci, cyklisté, ztracené veverky. Tento systém je podporován standardními radary, kamerami a GPS.
Proč stále potřebujete ruce na volantu
Ještě nenoste masku na spaní. Systém řidiče je chytrý, ale není vševědoucí. Stále musíte zasáhnout, abyste provedli určité manévry. Opustit stísněnou garáž? To je váš úkol. Navigace na složité dopravní křižovatce, kde je značení nejasné nebo chybí? Jedete autem. Software zatím nedokáže přesně interpretovat nuance, jako je „zařazení do levého jízdního pruhu“, pokud jsou značky matoucí nebo zcela chybí.
Kdo si koupí robotické auto?
Prius je v současné době hlavní testovací stolicí, a to především proto, že se běžně a levně upravuje. Hardware Chauffeur však není svázán s hybridní Toyotou. Lze jej nainstalovat na téměř každé auto, pokud má rozpočet na senzory a výpočetní výkon potřebný pro provoz softwaru.
Zde je háček: cenovka. Souprava v současné době stojí přibližně 75 000 $. To není suma, o které by se dalo rozhodovat impulzivně. Google má za cíl výrazně snížit náklady a vydání plánuje kolem roku 2018 za cenu, kterou si mohou dovolit běžní lidé. Do té doby zůstává snem špičkový prototyp.
Jsou samořídící auta legální a bezpečná?
Populární zájem o samořízená auta roste už desítky let. Od KITTA v Submarineru po Batmobil nám byla prodána myšlenka strojů, které myslí. Technologie dohání fikci, ale právní rámec zaostává za firmwarem.
Regulační překážky jsou dalším velkým šéfem. Přestože Kalifornie umožňuje testování, široké zavedení vyžaduje legislativu na státní úrovni. Pojistné modely, havarijní odpovědnost a protokoly kybernetické bezpečnosti jsou všechny nevyřešené problémy. Můžete žalovat algoritmus? Kdo je na vině, když senzor selže? Nejde jen o technické problémy; to jsou legální noční můry, které je třeba rozmotat.
Bezpečnostní problémy přesahují data o nehodách. Jak si auto poradí s pouzdry edge? Co se stane, když narazí na stavební zónu bez jasných značek? Nebo policista používající ruční signály místo semaforů? Systém musí interpretovat záměry, nejen objekty.
Důvěra veřejnosti je dalším faktorem. Lidé se cítí dobře v autech, která umí samy řídit, pokud vědí, že mohou převzít kontrolu, když se něco pokazí. Plná autonomie vyžaduje skok víry, na který mnoho řidičů ještě není připraveno.
Technologie jdou kupředu, ale cesta před námi je dlážděna předpisy, etickými dilematy a lidskou psychologií. Auta mohou být připravena řídit, ale společnost nemusí být připravena jim to umožnit.
V současné době si nemůžete koupit poloautonomní auto a odvézt si ho domů sami. Vlastně ne. Můžete je pouze testovat. Čtyři jurisdikce vytvořily tento úzký právní prostor: Kalifornie, Nevada, Florida a District of Columbia. Nevada šla ještě dál, když k testování aut vydala poznávací značky se znakem nekonečna. To je vizuální signál, že pravidla se stále mění.
Národní úřad pro bezpečnost silničního provozu (NHTSA) navrhl několik pokynů. Buďme upřímní: nemají žádnou právní sílu. Toto jsou pokyny, nikoli zákony. To vytváří vakuum, které se státní zákony snaží zaplnit.
Proč staré zákony nevyhovují novým technologiím
Nevytváříme jen nové zákony. Musíme přepsat ty staré. Současný právní rámec předpokládá velmi specifickou biologickou konfiguraci: osoba s rukama na volantu a nohama na pedálech. Toto není estetická volba; na mnoha místech je to funkční požadavek.
Vezměme si New York. Státní právo výslovně vyžaduje, abyste drželi ruku na volantu, když je vozidlo v pohybu. Semi-autonomní auto jako to od Chauffeur nemá žádné paže. Jeho konkurenti také nemají ruce. Zákon nepočítá s autem, které není nutné držet, aby zůstalo stabilní.
Problémy se neomezují pouze na vnitřní rozdělení. Fungujeme v rámci Ženevské úmluvy o silničním provozu, ratifikované Kongresem USA v roce 1950. Toto je éra zadních ploutví a chromu, nikoli lidarových polí a rotujících senzorů. Autoři této smlouvy si představovali létající auta. Tuto část si spletli. Nepředstavovali si auto, které jezdí samo. Ale trvali na jednom: řidič musí mít kontrolu.
Úmluva předpokládá, že řidičem je lidská bytost. Ne K.I.T.T. Ne algoritmus. Evropská unie tento požadavek striktně dodržuje. Člověk musí mít situaci neustále pod kontrolou. Roboti mají v současnosti na území EU zakázáno sedět na sedadle řidiče.
Kdo platí, když senzor mine objekt?
Technologie se vyvíjejí rychleji než legislativa. Jak se tyto systémy zlepšují, problémy s odpovědností se stávají složitějšími.
Představte si situaci, kdy si laserové pole samořídícího auta nevšimne chodce. ty spíš. Auto ho přejelo. Kdo je zodpovědný?
- Vy? Majitel, který měl být při vědomí.
- Google? Softwarový architekt.
- Výrobce Lidar? Vývojář zařízení.
- Chodec? Vyšel na vozovku.
Často se uvádí, že chodec by zíral na auto, ohromen jeho futuristickými schopnostmi, plně si vědom jeho trajektorie a umístění. Dost vědomý na to, aby pod tím nebyl.
Je to spravedlivá právní norma? Pravděpodobně ne.
Kdo je v konečném důsledku zodpovědný, když stroj rozhoduje? Čas ukáže. Historie však naznačuje, že chodec nebude shledán vinným jednoduše proto, že na něj váš autonomní vůz dostatečně nezapůsobil.
Google nemá všechny karty v rukávu, pokud jde o samořídící auta. Automobilový průmysl je plný alternativ, z nichž každá nabízí svůj vlastní plán, kdy vaše auto začne dělat většinu práce. Vidíme obrázek několika velkých hráčů, kteří v příštím desetiletí soutěží o to, kdo dostane na silnice poloautonomní auta.
Už to není jen jeden technologický gigant. Jde o souboj tradičních luxusních značek a technologicky vyspělých výrobců. To jsou ti, kteří tyto stroje skutečně vytvářejí, nejen o nich mluví.
Raní osvojitelé a jejich omezení
BMW bylo na této scéně jedním z prvních. BMW X5 2014 bylo vybaveno systémem Traffic Jam Assist. To nebyla úplná autonomie. Systém dokázal zvládnout pomalý dálniční provoz rychlostí až 25 mph (40,2 km/h). To by se ale nemělo zaměňovat se svobodou. Řidič musel stále držet vodící ruku na volantu. Byla to berlička, ne náhrada.
Následuje Tesla. Slib byl odvážný: auto, které 90 procent času fungovalo v režimu autopilota. Plánovali spuštění do roku 2016. Ale je tu jedna nuance: právní schválení. Pokud se zákony nezmění, na technologii nezáleží. Toto je klasický případ inženýrství před legislativou.
Luxusní tradiční hráči
Mercedes-Benz se na frankfurtském autosalonu 2013 blýskl. Představili prototyp S500 Intelligent Drive. Prohlášení bylo konkrétní: spotřebitelská verze se dostane na trh do roku 2020. Nebyl to jen koncept. Byla to cestovní mapa.
Audi zvolilo na veletrhu spotřební elektroniky 2013 jiný přístup. Předvedli Audi A6 Avant vybavené systémem Mobileye. Toto auto mohlo jet samo o sobě rychlostí až 37 mph (59,6 km/h). Audi předpovědělo, že tato schopnost dorazí do showroomů do roku 2020, s důrazem na dálniční asistenci spíše než na navigaci ve městě.
Nissan sází na elektřinu. Rozebrali plně elektrický LEAF a vybavili ho lasery a senzory. Carlos Ghosn, tehdejší šéf Nissanu, učinil konkrétní předpověď. Tvrdil, že tento elektromobil bude prvním poloautonomním autem, které se skutečně dostane na trh. Jeho cílové datum? 2020
Varovný příběh o automatickém parkování
Než se začnete příliš vzrušovat pro volanty, které se otáčejí samy, vzpomeňte si na polovinu roku 2000. Viděli jste reklamy. Velký černý sedan stál bez lidského zásahu mezi dvěma věžemi sklenic na šampaňské. Byl to Lexus LS460 z roku 2007. Byl vybaven prvním sériovým automatickým parkovacím systémem.
V reklamě to vypadalo jako kouzlo. Ve skutečnosti mi to přišlo trapné. Systém byl považován za příliš těžkopádný pro každodenní použití. Lexus tuto funkci ukončil po modelovém roce 2012. To prokázalo, že to, že můžete automatizovat úkol, neznamená, že jej spotřebitelé budou chtít používat.
Kde jsme teď?
Harmonogram se posunul. Sliby Mercedesu, Audi a Nissanu pro rok 2020 byly optimistické. Některé se zhmotnily v omezených formách. Ostatní zmizeli. Závod se nezastavil; prostě se to stalo složitější. Posunuli jsme se od otázky „jestli“ k otázce „jak“. Technologie existuje. Infrastruktura
