Automašīnas bez vadītāja atrodas tālāk, nekā jūs domājat

Sudraba 5. sērijas BMW brauc cauri satiksmei ar aptuveni 120 kilometriem stundā (75 jūdzes stundā) uz automaģistrāles, kas šķērso Bavārijas ziemeļaustrumus starp Minheni un Ingolštati. Es sēžu vadītāja sēdeklī un skatos, kā garām brauc vieglās un kravas automašīnas, taču vismaz 10 minūtes neesmu pieskāries stūrei, bremzēm vai gāzes pedālim. BMW tuvojas kravas automašīnai, kas brauc lēni. Lai saglabātu ātrumu, automašīna iedarbina pagrieziena signālu un sāk stūrēt pa kreisi, virzienā uz garāmbraucošo joslu. Tāpat kā tas notiek, no vairākām aizmugurē esošajām automašīnām garāmbraucošajā joslā iebrauc cita automašīna. BMW ātri izslēdz signālu un atvelkas atpakaļ joslas centrā, gaidot, kad ātri pārbraucošā automašīna pabrauks garām, pirms mēģināt vēlreiz.

Nododot savu dzīvi šofera robota rokās, jūs varat gūt satraucošu ieskatu tajā, kā braukšana tiks mainīta. Automašīna, kas pēdējos 130 gadus ir gājusi pa vienmērīgu, bet lēnu tehnoloģiju evolūcijas ceļu, tuvāko gadu laikā dramatiski mainīsies tādos veidos, kas varētu radīt radikālas ekonomiskās, vides un sociālās sekas.

Šis stāsts bija daļa no mūsu 2013. gada novembra numura

• Skatiet pārējo izdevuma daļu
• Abonēt

Automašīnās jau sāk parādīties pirmās autonomās sistēmas, kas spēj kontrolēt gan stūrēšanu, gan bremzēšanu, gan paātrinājumu; šīs sistēmas liek autovadītājiem sekot līdzi ceļam un turēt rokas pie stūres. Taču nākamā paaudze, piemēram, BMW pašbraucošais prototips, varētu būt pieejams mazāk nekā desmit gadu laikā, un autovadītāji varēs strādāt, sūtīt īsziņas vai vienkārši atpūsties. Ford, GM, Toyota, Nissan, Volvo un Audi ir parādījuši automašīnas, kas var vadīt sevi, un viņi visi ir paziņojuši, ka desmit gadu laikā plāno pārdot kaut kādu progresīvu automatizācijas veidu — automašīnas, kas spēj pārņemt braukšanu pa lielceļiem vai novietot sevi garāžā. Tikmēr uzņēmums Google iegulda miljonus autonomas braukšanas programmatūrā, un tā bezvadītāja automašīnas pēdējo gadu laikā ir kļuvušas par pazīstamu skatu uz Silīcija ielejas lielceļiem.

Automašīnu uzņēmumu automatizācijas vilinājums ir milzīgs. Sīvas konkurences tirgū, kurā luksusa automašīnu ražotāji sacenšas, lai apmierinātu klientus ar jaunākajām tehnoloģijām, būtu komerciāla pašnāvība neieguldīt lielus ieguldījumus automatizētā nākotnē. Tā ir iespaidīgākā pieredze, ko varam piedāvāt, uzņēmuma galvenajā mītnē Minhenē man teica Verners Hūbers, BMW autonomās braukšanas projekta vadītājs. Viņš sacīja, ka uzņēmuma mērķis ir būt vienam no pirmajiem pasaulē, kas ieviesīs automaģistrāļu autonomiju.

Pateicoties autonomai braukšanai, šķiet, ka uz ceļa būs mazāk satiksmes negadījumu un mazāk sastrēgumu un piesārņojuma. Dati, ko pagājušajā gadā publicēja Automaģistrāļu drošības apdrošināšanas institūts, ASV bezpeļņas organizācija, ko finansē automobiļu rūpniecība, liecina, ka daļēji autonomas funkcijas jau palīdz samazināt avāriju skaitu. Tās skaitļi, kas apkopoti no ASV auto apdrošinātājiem, liecina, ka automašīnas ar priekšējās sadursmes brīdinājuma sistēmām, kas vai nu brīdina vadītāju par gaidāmo avāriju, vai arī iedarbina bremzes automātiski, ir iesaistītas daudz mazāk avārijās nekā automašīnas bez tām.

Plašāka autonomija varētu vēl vairāk samazināt ceļu satiksmes negadījumus. Nacionālā autoceļu satiksmes drošības administrācija lēš, ka vairāk nekā 90 procenti ceļu satiksmes negadījumu ir saistīti ar cilvēka kļūdām, un šis rādītājs dažiem ekspertiem licis prognozēt, ka autonomā braukšana samazinās negadījumu skaitu uz ceļa par līdzīgu procentuālo daļu. Pieņemot, ka tehnoloģija kļūs visuresoša un tai būs tāda ietekme, ieguvumi sabiedrībai būs milzīgi. Saskaņā ar Amerikas Automobiļu asociācijas datiem uz ceļiem Amerikas Savienotajās Valstīs katru gadu iet bojā gandrīz 33 000 cilvēku, kas izmaksā 300 miljardus ASV dolāru. Pasaules Veselības organizācija lēš, ka pasaulē katru gadu uz ceļiem iet bojā vairāk nekā 1,2 miljoni cilvēku.

Tikmēr Kalifornijas Universitātē Riversaidā 1997. gadā veiktās demonstrācijas un Volvo un citu 2011. gadā veiktie eksperimenti ar modificētiem autotransporta līdzekļiem liecina, ka transportlīdzekļu pārvietošanās ātrgaitas automatizētos vados, tādējādi samazinot aerodinamisko pretestību, varētu samazināt degvielas patēriņu par 20 procentiem. Un pagājušajā gadā publicētajā inženierzinātnēs tika secināts, ka automatizācija teorētiski varētu ļaut gandrīz četras reizes vairāk automašīnu pārvietoties pa noteiktu šosejas posmu. Tas varētu ietaupīt daļu no 5,5 miljardiem stundu un 2,9 miljardiem galonu degvielas, kas, pēc Teksasas Transporta institūta domām, katru gadu tiek izšķērdētas satiksmes sastrēgumu dēļ.

Ja nekas cits neizdodas, uz paneļa ir liela sarkana poga, kas atslēdz strāvu visiem automašīnas datoriem. Dažas reizes trenējos sist.

Taču šādas prognozes mēdz aizmirst, cik grūti būs izveidot automašīnu bez vadītāja. Ja autonomai braukšanai ir dramatiski jāmaina transports, tai ir jābūt gan plaši izplatītai, gan nevainojamai. Šādas sarežģītas tehnoloģijas pārvēršana komerciālā produktā, visticamāk, nebūs vienkārša. Var paiet gadu desmitiem, līdz tehnoloģija samazināsies, un var paiet vēl ilgāks laiks, lai tā darbotos pietiekami droši, lai mēs uzticētos pilnībā automatizētiem transportlīdzekļiem, kas mūs vadīs.

Vācu inženierija
Liela daļa ažiotāžu par autonomo braukšanu, bez pārsteigumiem, ir vērsta uz Google pašbraukšanas projektu. Mašīnas ir iespaidīgi, un uzņēmums bez šaubām daudzu iztēlē ir ieviesis bezvadītāja transportlīdzekļu iespējamību. Taču, neskatoties uz visu savu pieredzi meklēšanas tehnoloģiju un programmatūras izstrādē, uzņēmumam Google nav pieredzes automašīnu būvniecībā. Lai saprastu, kā autonomā braukšana, visticamāk, parādīsies, ir daudz pamācošāk redzēt, pie kā strādā daži no pasaules progresīvākajiem autoražotājiem. Un tikai dažas vietas pasaulē var konkurēt ar Vācijas autobūves zināšanām, kur BMW, Audi, Mercedes-Benz un Volkswagen visi ir aizņemti, cenšoties pārveidot autonomo braukšanu no pētniecības centieniem par dzīvotspējīgu iespēju saviem jaunākajiem modeļiem.

Neilgi pēc ierašanās Minhenē es nokļuvu testa trasē uz ziemeļiem no pilsētas, saņemot drošības norādījumus no BMW pētnieka Mihaela Aeberharda. Kad es braucu ar BMW 5. sērijas prototipu pa tukšu trases posmu, Eberhards man lika noņemt rokas no stūres, un pēc tam izdeva komandas, kas lika automašīnai sajukt un mežonīgi nogriezties no kursa. Katru reizi man bija jāķeras pie stūres cik ātri vien iespējams, lai ignorētu šo uzvedību. Sistēma ir izstrādāta tā, lai vadītu cilvēku, atsakoties no kontroles ikreiz, kad viņš vai viņa kustina riteni vai nospiež pedāli. Un, ja nekas cits neizdodas, uz paneļa ir liela sarkana poga, kas atslēdz strāvu visiem automašīnas datoriem. Dažas reizes trenējos tam atsist un atklāju, cik grūti ir vadīt automašīnu pat bez stūres pastiprinātāja. Vingrinājuma ideja bija sagatavot mani iespējamām kļūmēm faktiskā testa brauciena laikā. Tas joprojām ir prototips, Eberhards man vairākas reizes atgādināja.

Kad es parakstīju atrunu, mēs braucām uz autobāni ārpus Minhenes. Ekrāns, kas piestiprināts pie paneļa pasažiera pusē, rādīja pasauli tādu, kādu to uztver automašīna: trīs joslas, uz kurām niecīgu animētu automašīnas versiju ieskauj virkne peldošu zilu bloku, katrs atbilst tuvējam transportlīdzeklim vai kādam citam. šķērslis, piemēram, viena no barjerām abās ceļa pusēs. Aeberhards man teica, lai aktivizētu sistēmu intensīvas satiksmes apstākļos, jo mēs braucām ar aptuveni 100 kilometriem stundā. Kad es pirmo reizi nospiedu slēdzi, es šaubījos, vai pat noņemu rokas no stūres, taču pēc tam, kad noskatījos, kā automašīna veica daudzus manevrus, es atklāju, ka man par pārsteigumu es atpūšos, līdz man bija jāatgādina sev pievērst uzmanību ceļu.

Mašīna no ārpuses izskatījās normāla. Gludā luksusa sedanā nav vietas milzīgajiem rotējošiem lāzerskeneriem, kas redzami Google testētajos prototipos. Tāpēc BMW un citiem autoražotājiem ir nācies atrast veidus, kā automašīnas korpusā ievietot mazākus, ierobežotākus sensorus, neapdraudot svaru vai stilu.

BMW priekšējā un aizmugurējā bufera iekšpusē ir paslēpti divi lāzerskeneri un trīs radara sensori, kas slauc ceļu priekšā un aizmugurē jebko, kas atrodas aptuveni 200 metru rādiusā. Vējstikla augšdaļā un aizmugurējā logā ir iestrādātas kameras, kas seko ceļa marķējumam un nosaka ceļa zīmes. Blakus katram sānu spogulim ir platleņķa lāzerskeneri, katrs ar gandrīz 180 grādu redzamību, kas vēro ceļu pa kreisi un pa labi. Četri ultraskaņas sensori virs riteņiem uzrauga zonu, kas atrodas tuvu automašīnai. Visbeidzot, diferenciālais globālās pozicionēšanas sistēmas uztvērējs, kas apvieno signālus no zemes stacijām ar signāliem no satelītiem, zina, kur atrodas automašīna, dažu centimetru attālumā no tuvākās joslas marķējuma.

Vairāki datori automašīnas bagāžniekā veic mērījumus un aprēķinus sekundes daļā, apstrādājot no sensoriem ienākošos datus. Programmatūra piešķir vērtību katrai ceļa joslai, pamatojoties uz automašīnas ātrumu un tuvumā esošo transportlīdzekļu uzvedību. Izmantojot varbūtības paņēmienu, kas palīdz novērst sensoru rādījumu neprecizitātes, šī programmatūra izlemj, vai pārslēgties uz citu joslu, mēģināt apbraukt priekšā braucošo automašīnu vai izkļūt no ceļa, kas tuvojas no aizmugures. Komandas tiek pārraidītas uz atsevišķu datoru, kas kontrolē paātrinājumu, bremzēšanu un stūrēšanu. Vēl viena datorsistēma uzrauga visu, kas saistīti ar autonomo braukšanu, uzvedību, lai konstatētu darbības traucējumu pazīmes.

Lai arī BMW autonomā braukšana pa lielceļiem ir iespaidīga, tā joprojām ir gadu attālumā no tirgus. Lai redzētu vismodernāko tagad pieejamo autonomiju, dienu vēlāk ar vilcienu no Minhenes braucu uz Štutgarti, lai apmeklētu citu Vācijas autobūves gigantu Daimler, kam pieder Mercedes-Benz. Uzņēmuma pētniecības un izstrādes objektā uz dienvidaustrumiem no pilsētas, kur eksperimentāli jauni modeļi brauc apkārt ar melnu materiālu, lai paslēptu no fotogrāfiem jaunus dizainus un funkcijas, man izdevās braukt ar, iespējams, autonomāko automobili tirgū šodien: 2014. gada Mercedes. S-klase.

Joviāls drošības inženieris mani vadīja pa testa trasi, parādot, kā automašīna var aizslēgties priekšā braucošajā transportlīdzeklī un sekot tam pa ceļu drošā attālumā. Lai sekotu nemainīgā attālumā, automašīnas datori pārņem ne tikai bremzēšanu un paātrinājumu, kā ar parasto adaptīvo kruīza kontroli, bet arī stūrēšanu.

Izmantojot stereo kameru, radaru un infrasarkano kameru, S-klase var arī pamanīt objektus uz ceļa un kontrolēt bremzes, lai novērstu negadījumu. Inženieris to dedzīgi demonstrēja, paātrinoties pret manekenu, kas novietots trases centrā. Pie aptuveni 80 kilometriem stundā viņš noņēma rokas no stūres un noņēma kāju no gāzes pedāļa. Brīdī, kad trieciens šķita neizbēgams, automašīna veica gandrīz ideālu avārijas apturēšanu, saspiežot mūs uz priekšu mūsu sēdekļos, bet nostājoties apmēram pēdu priekšā manekenam, kas izteica pienācīgi šausmīgu izteiksmi.

Nenoteikts ceļš
Tā kā šādas tehnoloģijas jau ir pieejamas un tiek izstrādāti prototipi, piemēram, BMW, ir vilinoši iedomāties, ka pilnīga automatizācija nevar būt tālu. Patiesībā, lai pārietu no Mercedes-Benz S klases autonomijas uz BMW prototipu, būs vajadzīgs laiks, un sapnis par pilnīgu automatizāciju var izrādīties pārsteidzoši netverams.

Pirmkārt, daudzi BMW automašīnā un citos prototipos atrodamie sensori un datori ir pārāk dārgi, lai tos plaši izmantotu. Un vēl pilnīgākas automatizācijas sasniegšana, iespējams, nozīmēs modernāku, dārgāku sensoru un datoru izmantošanu. Piemēram, griežamais lāzera instruments jeb LIDAR, kas redzams uz Google automašīnu jumta, nodrošina vislabāko apkārtējās pasaules 3D attēlu ar precizitāti līdz diviem centimetriem, bet tiek pārdots par aptuveni 80 000 USD. Šādi instrumenti būs arī jāsamazina un jāpārveido, palielinot izmaksas, jo tikai daži automobiļu dizaineri uzliktu esošos instrumentus jaunam gludam modelim.

Tomēr izmaksas būs tikai viens no faktoriem. Lai gan vairāki ASV štati ir pieņēmuši likumus, kas atļauj autonomo automašīnu testēšanu uz to ceļiem, Nacionālajai ceļu satiksmes drošības administrācijai vēl ir jāizstrādā noteikumi autonomo funkciju drošības un uzticamības testēšanai un sertificēšanai. Divi nozīmīgi starptautiski līgumi, Vīnes konvencija par ceļu satiksmi un Ženēvas konvencija par ceļu satiksmi, iespējams, būs jāmaina, lai automašīnas varētu izmantot Eiropā un ASV, jo abos dokumentos norādīts, ka vadītājam ir pilnībā jākontrolē transportlīdzeklis visu laiku.

Tomēr visbiedējošākie ir atlikušie datorzinātnes un mākslīgā intelekta izaicinājumi. Automātiskā braukšana sākotnēji tiks ierobežota ar salīdzinoši vienkāršām situācijām, galvenokārt braukšanu pa šoseju, jo tehnoloģija joprojām nevar reaģēt uz neskaidrībām, ko rada pretimbraucošā satiksme, rotējošie un gājēji. Arī vadītājiem gandrīz noteikti būs jāuzņemas sava veida uzraudzības loma, pieprasot, lai viņi būtu gatavi atgūt vadību, tiklīdz sistēma izies ārpus komforta zonas.

Neskatoties uz spilgtajām demonstrācijām, es dažkārt atklāju starp autoražotājiem vēlmi nospiest bremzes un savaldījos cerības.

Attiecības starp cilvēku un robota vadītāju varētu būt pārsteidzoši sarežģītas. Problēma, kā es atklāju sava BMW testa brauciena laikā, ir tā, ka ir pārāk viegli zaudēt fokusu un grūti to atgūt. Grūtības piesaistīt izklaidīgus autovadītājus ir problēma Braiens Reimers , pētnieks no MIT's Age Lab, ir labi dokumentējis (skatiet 2013. gada maijs/jūnijs). Iespējams, ka visvairāk kavējošie faktori bezvadītāju automašīnu attīstībā, pēc viņa domām, būs faktori, kas saistīti ar cilvēka pieredzi.

Cenšoties risināt šo problēmu, autoražotāji domā par veidiem, kā novērst autovadītāju pārmērīgu izklaidību, un veidiem, kā viņus pēc iespējas raitāk atgriezt pie braukšanas. Tas var nozīmēt, ka ir jāuzrauga autovadītāju uzmanība un jābrīdina, ja viņi kļūst pārāk nepiespiesti. Pirmās paaudzes [autonomo automašīnu] prasīs vadītājam iejaukties noteiktos punktos, Klifords Nass , Stenfordas Universitātes Automobiļu pētniecības centra līdzdirektors, man teica. Izrādās, ka tas varētu būt visbīstamākais brīdis autonomajiem transportlīdzekļiem. Mums var būt šī briesmīgā ironija, ka, kad automašīna brauc autonomi, tā ir daudz drošāka, taču, tā kā cilvēki nespēj atgriezties cilpā, galu galā tā var būt mazāk droša.

Augšējā attēlā redzami 3-D dati, kas iegūti ar LIDAR instrumentu virs Google pašbraucošas automašīnas, kur krāsa norāda augstumu no zemes. Ielaidums ir skats no automašīnas priekšpuses kameras.

Svarīgs izaicinājums sistēmai, kas brauc pati, bet tikai daļu laika, ir tāda, ka tai jāspēj paredzēt, kad tā varētu piedzīvot kļūmi, lai dotu vadītājam pietiekami daudz laika, lai pārņemtu vadību. Šo iespēju ierobežo automašīnas sensoru diapazons un raksturīgās grūtības prognozēt sarežģītas situācijas iznākumu. Varbūt vadītājs ir pilnībā apjucis, sacīja Verners Hūbers. Viņam ir vajadzīgas piecas, sešas, septiņas sekundes, lai atgrieztos pie braukšanas uzdevuma — tas nozīmē, ka automašīnai [iepriekš] jāzina, kad ir sasniegts tās ierobežojums. Izaicinājums ir ļoti liels.

Pirms ceļojuma uz Vāciju es apmeklēju Džonu Leonardu, MIT profesoru, kurš strādā pie robotu navigācijas, lai uzzinātu vairāk par transportlīdzekļu automatizācijas ierobežojumiem. Leonards vadīja vienu no komandām, kas bija iesaistītas DARPA Urban Challenge — pasākumā 2007. gadā, kad autonomie transportlīdzekļi skrēja pa tēlotām pilsētas ielām, kopā ar apstāšanās zīmju krustojumiem un kustīgu satiksmi. Izaicinājums iedvesmoja jaunus pētījumus un jaunu interesi par autonomo braukšanu, taču Leonards ir atturīgs entuziasmā par komerciālo trajektoriju, ko kopš tā laika ir veicis autonomā braukšana. Viņš man teica, ka daži no šiem fundamentālajiem jautājumiem par pasaules pārstāvēšanu un spēju paredzēt, kas varētu notikt — mēs joprojām varētu būt gadu desmitiem atpalikuši no cilvēkiem ar mūsu mašīnu tehnoloģiju. Šeit ir lielas, neatrisinātas, sarežģītas problēmas. Mums ir jābūt uzmanīgiem, lai mēs nepārdomātu, cik labi tas darbojas.

Leonards ierosināja, ka liela daļa tehnoloģiju, kas ir palīdzējušas autonomām automašīnām tikt galā ar sarežģītām pilsētas vidēm pētniecības projektos, no kurām dažas mūsdienās tiek izmantotas Google automašīnās, nekad nav pietiekami lētas vai kompaktas, lai tās izmantotu komerciāli pieejamos transportlīdzekļos. Tas ietver ne tikai LIDAR, bet arī inerciālo navigācijas sistēmu, kas nodrošina precīzu pozicionēšanas informāciju, uzraugot paša transportlīdzekļa kustību un apvienojot iegūtos datus ar diferenciālo GPS un ļoti precīzu digitālo karti. Turklāt slikti laikapstākļi var ievērojami pasliktināt sensoru uzticamību, sacīja Leonards, un ne vienmēr var būt iespējams lielā mērā paļauties uz digitālo karti, kā to dara daudzas prototipu sistēmas. Ja sistēma paļaujas uz ļoti precīzu iepriekšējo karti, tad tai ir jābūt izturīgai pret situāciju, kad šī karte ir nepareiza, un nevajadzētu par zemu novērtēt darbu, kas saistīts ar šo karšu atjaunināšanu, viņš teica.

Tuvojoties brauciena beigām ar BMW autonomo prototipu, es atklāju nepilnīgas autonomijas piemēru darbībā. Mēs bijām apbraukuši lidostu un devāmies atpakaļ uz pilsētu, kad man priekšā no labās puses pēkšņi pagriezās automašīna Smart, kas nedaudz neregulāri traucās pa satiksmi. Pēkšņā un neregulārā manevra apmulsumā mūsu automašīna turpināja tai strauji tuvoties, un ar mazāk nekā sekundi es zaudēju nervu un nospiedu bremzes, palēninot automašīnu un izslēdzot to no pašbraukšanas režīma. Brīdi vēlāk jautāju Aeberhardam, vai mūsu mašīna būtu laikus nobremzējusi. Tas būtu bijis tuvu, viņš atzina.

Neraugoties uz spilgtajām demonstrācijām un drosmīgajiem komercializācijas plāniem, es dažkārt atklāju starp autoražotājiem vēlmi nospiest bremzes un samazināt cerības. Ralfs Hertvičs, kurš vada Mercedes vadītāja palīgsistēmu izpēti un inženieriju, paskaidroja, ka situācijas interpretācija kļūst eksponenciāli grūtāka, jo ceļš kļūst sarežģītāks. Kad jūs izbraucat no šosejas un dodieties uz vidējo ceļu, vides uztverei ir jāuzlabo. Jūsu interpretācija par satiksmes situācijām, jo ​​to ir daudz vairāk — tām ir jākļūst labākām, viņš teica. Paskatīties uz luksoforu un izlemt, vai šis luksofors ir paredzēts jums, ir ļoti, ļoti sarežģīta problēma.

Piemēram, MIT Leonards neuzskata, ka pilnīga autonomija ir nenovēršama. Es nedomāju, ka Manhetenā manā mūžā būs taksometri, kuros nebūtu šoferu, viņš teica, pirms ātri piebilda: Un es nevēlos redzēt, ka taksometru vadītāji pārtrauc savu darbību. Viņi zina, kurp dodas, un — vismaz Eiropā — ir pieklājīgi un droši, un nogādās jūs tur, kur jums ir jābūt. Tā ir ļoti vērtīga sabiedriskā loma.

Es apdomāju Leonarda iebildumus, apmeklējot BMW un Mercedes. Es pat pieminēju dažus no tiem taksometra vadītājam Minhenē, kurš bija ziņkārīgs par manu ceļojumu. Viņš šķita tālu no satraukuma. Mums ir septītā maņa — septītā maņa, viņš teica, atsaucoties uz instinktīvo ceļa apziņu, ko cilvēks veido. Kad viņš ar iespaidīgu ātrumu traucās cauri noslogotajai satiksmei, man radās aizdomas, ka šī spēja veikli tikt galā ar tik sarežģītu un nekārtīgu pasauli varētu izrādīties noderīga vēl kādu laiku.

paslēpties