Как автомобили с автопилотом видят мир
Разобрали принцип работы автопилотов в современных авто. Насколько это безопасно?
Машина с автопилотом считается транспортом следующего поколения и мечтой многих автолюбителей: ведь чтобы добраться до нужно места, не нужно будет крутить руль. Сиди себе в салоне и спи, автомобиль доедет до нужного места сам.
На самом деле, автопилот для гражданских авто существует уже сейчас. Машины под управлением искусственного интеллекта можно встретить даже на дорогах Москвы, но как это все работает?
Рассказываем всю правду про современные беспилотные машины.
Какие бренды делают авто с автопилотом
Машина с автопилотом от американского стартапа.
Единой системы автопилота нет, потому что в 2010-х годах многие крупные автомобильные бренды начали разработку собственного беспилотного программного обеспечения.
Систему датчиков для анализа дороги и препятствий можно установить практически на любую машину. Так что у ведущих автопроизводителей нет какой-то специальной модели авто для тестирования автопилота.
Основой любого авто с беспилотным управлением является искусственный интеллект, который должен мгновенно принимать решения, учитывая поступающие данные с датчиков и камер, установленных по всей машине.
На сегодняшний день автопилот разрабатывают и тестируют следующие производители:
▪️ General Motors
▪️ Ford
▪️ Mercedes Benz
▪️ Volkswagen
▪️ Audi
▪️ Nissan
▪️ Toyota
▪️ BMW
▪️ Volvo
▪️ Tesla
Автопилот тестирует даже Apple. Правда не слишком хвастается результатами. В прошлом году ее автопилот признали худшим из имеющихся в США.
Куда лучше дела у Google. Для них умное авто разрабатывает компания Waymo, дочернее предприятие Alphabet.
У Яндекса тоже есть свои беспилотные авто на базе Toyota Prius. Каждый такой беспилотник обходится компании примерно в $90 000, из них $30 000 – стоимость самой машины.
Цену увеличивают те самые модули для автономной езды и сертификация, о которой мы поговорим позже.
Беспилотные авто реально сами ездят? На самом деле нет
Так видит дорогу автопилот автомобиля.
В идеале машина с автопилотом работает автономно, то есть водителю не нужно жать на педали и перехватывать управление даже в сложных дорожных ситуациях. Но это пока лишь в теории.
У Tesla на сегодняшний день самый продвинутый по своей функциональности автопилот, но даже он официально называется «интеллектуальный помощник водителя». То есть полностью доверить ему управление авто ещё нельзя.
Общество инженеров автомобильной промышленности (SAE) выделяет шесть степеней автономность машин. Полная автономность – это последняя, шестая степень. С таким автопилотом водитель лишь задает конечный пункт маршрута, а процесс передвижения полностью ложится на программное обеспечение.
Все 6 степеней автономности машин по версии Общества инженеров автомобильной промышленности.
Сегодня на дорогах общего пользования можно встретить машины с функцией беспилотного управления третьего уровня автономности. Пока это максимум, до чего дошли автопроизводители.
В недалёком будущем машины с автопилотом 6-й степени автономности обязательно появятся. А пока за рулем обязательно должен сидеть человек для перехвата управления, если система не справляется.
Что умеют беспилотные авто сегодня
Дорога «глазами» искусственного интеллекта.
Искусственный интеллект автопилота в наше время может не только анализировать динамичную дорожную обстановку в реальном времени, но и «узнавать» людей, животных и неодушевлённые преграды.
Это не говоря о распознавании дорожной разметки, сигналов светофора и дорожных знаков.
Для этого программа постоянно анализирует данные с датчиков, которых можно разделить на 4 вида:
Камеры. Отвечают за визуальное обнаружение объектов, например, дорожная разметка и знаки
Радар. Определение препятствий и объектов впереди и сзади, а также определение расстояния до них
Лидар. Похож на радар, но работает с углом обзора 360 градусов и распознает объекты вокруг на расстоянии до 60 метров
Датчик положения. Вмонтирован в колесо, определяет положение машины на карте.
Искусственный интеллект анализирует информацию с разных датчиков, и вот как это выглядит в реале:
Бортовой компьютер соединяет информацию, полученную от сенсора, с находящейся в памяти картой местности. Собранные данные хранятся в общей базе, чтобы ими могли пользоваться другие машины.
Беспилотник должен собрать очень много данных, и эти данные должны собираться не на полигоне и даже не в одном конкретном месте, а во всем городе – везде, где есть свободное движение. Чем больше беспилотников, тем больше данных, тем безопаснее технология.
Как тестируются беспилотные машины
Беспилотный транспорт тестируется на специальных полигонах. В России самым известным стал технопарк «Калибр» на улице Годовикова в Останкинском районе Москвы. Кроме него в стране насчитывается несколько десятков таких технопарков.
На полигонах автомобили тестируют прежде всего на взаимодействие с дорожной инфраструктурой и с пешеходами на зебрах. На таких испытаниях выясняются печальные подробности: автопилот Tesla удалось обмануть с помощью дешевого проектора.
Испытатели проецировали различные двумерные изображения, а система воспринимала их как реальные объекты.
Если авто проходит этот этап, начинается следующий – в реальных условиях на шоссе. Во время таких испытаний в салоне находится пилот-испытатель, чтобы перехватить управление, если искусственный интеллект не справляется.
На дорогах Москвы беспилотники появились в июне 2019 года. Машины курсируют по специальным зонам для тестирования. Перед выходом на дорогу общего пользования Москвы первый беспилотник прошел сертификацию на полигоне НАМИ.
Как сертифицируются машины с автопилотом
Перед выходом на дорогу беспилотный автомобиль получает сертификацию о прохождении испытаний высокоавтоматизированных транспортных средств (ВАТС).
Она представляет собой проверку исправности комплектующих. По сути, сертификация дублирует испытания, которые проходит любой автомобиль перед тем как выйти на рынок.
В России беспилотник проходит сертификацию и на этапе тестирования. В США на этот период она не требуется — сразу после выхода с конвейера и оснащения всеми необходимыми датчиками автомобиль выезжает на трассу общего пользования.
Глава направления беспилотных автомобилей «Яндекса» Дмитрий Полищук говорит, что этот процесс мало чем отличается от сертификации обычного автомобиля. Регуляторы проверяют преимущественно тормозную систему, стояночный тормоз, поворотники, фары, а к беспилотной технологии прямого отношения это не имеет.
Проверить искусственный интеллект на пригодность к вождению, по его словам, невозможно.
В свободной продаже автомобилей с беспилотным управлением в России в ближайшее время не будет. Все машины ездят в рамках тестов и испытаний.
А кто будет виноват, в случае ДТП с участием беспилотного авто в России?
Машина Яндекс.Такси со встроенным автопилотом на испытательном полигоне.
Так как автомобили с функцией автопилота пока ездят в тестовом режиме по дорогам России, этот вопрос ещё не обсуждался официально.
Все беспилотные автомобили в России обязательно страхуются сейчас на 10 млн руб. Так что страховка покроет ущерб от практически любого ДТП с участием машины без водителя за рулем.
В то же время в Великобритании готовится проект «Vehicle Technology and Aviation Bill», в котором есть пункты касательно ДТП с участием беспилотного транспорта:
?? Если в момент оформления страхового полиса страховая компания была проинформирована о том, что транспортное средство будет использоваться в режиме автопилота, тогда она несет полную ответственность по застрахованному авто.
?? Если беспилотный автомобиль не застрахован, тогда в случае аварии ответственность будет нести автовладелец.
?? Если аварийная ситуация возникла по причине сбоя в программном обеспечении или оборудовании, тогда вина ложится на плечи компании-производителя.
?? Если авария стала следствием вмешательства автовладельца в ПО или собственник не выполнил указания производителя (например, не провел обновление программного обеспечения вовремя), тогда страховщик может взыскать страховую выплату с автовладельца.
Так что к появлению частных полностью беспилотных машин общество почти готово.
Современному автопилоту ещё далеко до полностью автономной работы
Volvo с системой автопилота на крыше.
Сложно поспорить, что машины без водителя — транспорт будущего, хоть сейчас мы ещё далеки от изобретения полностью автономного автопилота.
На сегодняшний день тестирование таких машин слишком затратно, но в том же Яндексе уверены, что в будущем поездки на авто с ним окажутся дешевле, чем на такси.
Пока что искусственный интеллект слишком уязвим и непредсказуем. Его можно обмануть или сбить с толку.
Единственный способ его усовершенствовать — больше тестировать. Чем активнее этим будут заниматься компании, тем скорее машины с полностью автономным управлением войдут в обиход.
Берегись автомобиля-беспилотника
В 2016 году Автомалиновка опубликовала авторский цикл «Автомобили будущего сегодня», который завершился статьей про автомобили-беспилотники. Долго ли, коротко ли — но будущее и в самом деле наступает. Уже в мае 2019 года на дорогах Москвы и Казани стартует официальная программа тестирования беспилотных автомобилей со всеми положенными разрешениями, инструкциями и страховками. Эта программа — важная составная часть НТИ — национальной технической инициативы России, которая предусматривает опережающее развитие различных систем искусственного интеллекта (ИИ).
Преимущества будущих автомобилей-беспилотников
Несмотря на все усилия ГАИ, только на дорогах Беларуси каждый год в автомобильных авариях гибнет около 500 человек. Причина трагических аварий — это практически всегда человеческий фактор. Нарушение скоростного режима, авантюризм, управление транспортным средством в неподобающем состоянии — сколько раз каждому из нас приходилось видеть тяжелый автомобиль, который на огромной скорости несется по скользкой дороге мимо пешеходов или прямо на них? Положение усугубляется социальными факторами. Так, в России до сих пор официально «разрешено» превышение скорости до 20 км/час, а за превышение скорости до 40 км/час полагается символический штраф в 500 российских(!) рублей. Вот раздолье для «золотой молодежи», которая устраивает автогонки по городу на технике своих влиятельных «папиков»! Как следствие этого попустительства, аварийность на российских дорогах в 1.5 раза выше, чем на автодорогах Беларуси — Россия занимает первое место в Европе по тяжким ДТП.
В отличие от человека, автопилот программируется так, чтобы он всегда соблюдал ПДД. Он не нуждается в воспитании, не имеет присущих человеку пороков и всегда находится в состоянии 100% концентрации внимания. Поэтому кажется, что тяжелая авария по вине автопилота — невозможна.
А кроме того, компьютерному водителю не нужна заработная плата и социальное обеспечение. Автопилот может работать 24 часа в сутки и не имеет никаких потребностей, за исключением доступа в Интернет и небольших затрат электроэнергии на работу своих электронных схем — одним словом, он является идеальным водителем и работником. Ну случайно крупнейшая российская интернет-компания «Яндекс.авто» сделала ставку на электронных водителей и уже несколько лет активно занимается их созданием и испытаниями, например — Такси — беспилотник от «Яндекса» испытали на зимней дороге.
Но действительно ли повсеместное внедрение искусственного интеллекта, намеченное уже на 20-е годы, сделает дорожное движение более безопасным? На самом деле идея о замене человека совершенным роботом бесподобно смотрится в фантастических фильмах, но при ее практической реализации приходится решать множество технических проблем.
Зачем водителю суперкомпьютер?
Зрительный аппарат человека и наших меньших братьев из животного мира намного совершеннее искусственного. Так, ученые выяснили, что каждый кот или кошка имеет под ушками специализированный суперкомьютер, который в 10 раз превосходит по производительности самую мощную вычислительную технику современности из ТОП-500. А по энергоэффективности, т.е. по затратам энергии на операцию — он лучше в милллионы раз. Между тем, никто не предлагает садить милых пушистиков за руль — автомобилями управляют люди, у которых предусмотрены дополнительные «вычислительные мощности» между ушами.
Зачем человеку нужны такие большие вычислительные возможности — становится понятно сейчас, когда на повестку дня встала необходимость практической реализации т.н. «технического зрения». Разработчики сразу столкнулись с проблемами — и одна из них связана именно с недостаточной производительностью вычислительной техники. Для надлежащей обработки информации с видеокамер современным компьютерам не хватает вычислительной мощности (уж казалось бы, чего у них в избытке, но нет — даже простое обновление экрана на мультимедийной системе пока идет с большими тормозами).
Как автопилот «видит» дорожную ситуацию?
Так как же вычислительно тормознутый автопилот управляется с оперативной оценкой дорожной ситуации? По существу, не с помощью зрения — он пока не способен видеть так, как видим мы — а помощью многочисленных датчиков-лидаров, которые выдают цифровую информацию о расстоянии до препятствий. При этом ему ему реально трудно бывает отличить тумбу от стоящего пешехода или, например, увидеть направление поворота дороги — для этого автопилот полагается на четкость дорожной разметки, дорожные карты и данные ГЛОНАСС/GPS. Примерно так же пилоты ведут самолет по приборам и картам в условиях нулевой видимости.
Конечно же, компьютеры будущего станут намного мощнее, автопилоты научатся полноценно видеть и смогут управлять автомобилями-беспилотниками, сочетая совершенное техническое зрение и дополнительные сведения с датчиков. Они смогут более уверенно, чем человек, вести машину в плотном дорожном трафике, в тумане или пелене дождя. Но пока мы имеем то, что имеем — сложную наукоемкую технологию, находящуюся на начальной стадии своего развития.
Обратная сторона беспилотного вождения
Технологии беспилотного вождения, который предлагаются к внедрению на дорогах, намного сложнее технологии авиационных автопилотов. Сейчас весь мир обсуждает две катастрофы Boeing 737 MAX, произошедшие из-за ошибки примитивного автопилота — который по показаниям сбойного датчика скорости направил самолет в пикирование. Такая же проблема стоит и при работе автомобильного автопилота — что будет если датчик-лидар передаст неправильную информацию о расстоянии до препятствия или несовершенный ИИ (искусственный интеллект) ошибется в оценке дорожной обстановки?
К сожалению, даже нахождение инженера-пилота в автомобиле не очень помогает в плане безопасности движения. В беспилотном режиме страхующий пилот расслабляется и не успевает вовремя отреагировать в случае неадекватной работы автопилота. При этом ошибка автопилота происходит внезапно, часто при отличной видимости дороги и на ровном месте, заставая экипаж автомобиля-беспилотника врасплох.
Проблемы происходят и с автопилотом второго уровня, которым оборудованы небезызвестные в мире и в РБ автомобили Tesla. Этот автопилот не дает водителю убрать руки с руля — но владельцы «тесл» знают, как обмануть недалекую технику, переводят ее режим беспилотного вождения и. попадают в различные аварии, как например в этом ДТП в Калифорнии c участием автопилота Tesla.
В отличие от любителей беспилотного экстрима, профессионалы стремятся сократить риск. Так, КамАЗ испытывает свой беспилотный автомобиль-шаттл на скорости 10 км/час, а оптимальная скорость шаттла, судя по данным: Беспилотный мини-автобус тестируется в Москве, составляет всего 25 км/час. Это похвально, потому что испытания на скорости велосипедиста сводят к минимуму последствия столкновений. Но медленно движущиеся автомобили-беспилотники станут помехой на дорогах, как это недавно произошло с беспилотным авто — тестовым «Лексусом» Apple. Поэтому беспилотникам придется приспособится к принятому темпу движения и поднять свою скорость до приемлемой для остальных участников дорожного движения.
Что стоит ожидать от автомобилей-беспилотников на наших дорогах?
Ситуация с будущими беспилотными автомобилями выглядит одновременно заманчиво и пугающе, смотря с какой стороны на нее посмотреть. Может быть, сначала испытать технологию беспилотного движения на Луне, а уже потом выпускать эту технику на земные дороги? Но нет — желание государств ускоренно развивать ИИ настолько велико, что испытывать данную небезопасную для людей робототехнику будут здесь и сейчас.
Так что же будет? Действительно ли повысится ли безопасность на дорогах от предстоящей замены водителей роботами, и повсеместного внедрения автомобилей-беспилотников? Или, наоборот, обезумевшие машины будут гоняться за людьми, как в фильмах ужаса? Мы думаем, что ни особого профита, ни значительных эксцессов не будет. Чтобы приструнить автолихачей — надо не заменять их автоматами, а проводить системную работу по применению административного и уголовного кодекса. А появление роботизированных автомобилей означает только то, что на дорогах появится еще один участник дорожного движения с особыми электронными тараканами в мозгах. Нам, водителям и пешеходам, придется учитывать его особенности.
Как вести себя при встрече с автомобилем-беспилотником?
Вот что предлагает российский НТИ «Автонет» в своей инструкции для участников беспилотного движения (перечень с сайта rb.ru):
- Если на перекрестке Вы видите беспилотный автомобиль, то строго соблюдайте правила движения на светофоре. На желтый сигнал светофора стойте на месте.
- Не высовывайтесь из окон и не машите руками перед беспилотным автомобилем.
- Обязательно включайте поворотный сигнал при выполнении маневра. Автоматизированный транспорт считывает сигналы и определяет дальнейший путь и скорость, опираясь на полученные данные.
- Не пытайтесь обратить на себя внимание инженера-пилота беспилотного автомобиля, сигналя без причины.
- Водителям мотоциклов не стоит дотрагиваться до беспилотного автомобиля, проезжая рядом.
- Не отвлекайтесь от дороги, пытаясь заснять на видео автомобиль-беспилотник.
- Не перебегайте дорогу перед автоматизированным транспортом, даже по «зебре».
- Во время пересечения проезжей части будьте максимально сконцентрированными, смотрите по сторонам, так как автомобиль-беспилотник с литерой «А» может появиться в любой момент.
- Пешеходам следует переходить дорогу только по соответствующей разметке — зебре, соблюдая безопасную дистанцию.
- Во время пересечения проезжей части лучше снять капюшон и другие элементы одежды, ограничивающие обзор. Не используйте наушники, гарнитуры и другие технические средства, которые могут помешать восприятию окружающей обстановки.
Будьте внимательны, неукоснительно соблюдайте ПДД — и тогда Вы избежите незавидной участи пострадавшего от «беспилотной революции». А в перспективе сможете проехаться на беспилотном электрокаре-дилижансе в качестве пассажира и оценить — как это здорово — ехать куда-то, занимаясь своими делами и совершенно и не думая о дороге! Некоторые заметят, что именно так можно ездить на лошадях — что же, история повторяется и теперь у нас вместо гнедой лошадки будет — умный автомобиль-беспилотник!
Видео про аварию с участием автомобиля-беспилотника
Первая в истории автомобильная авария без участия людей, в которой виновник — роботизированный автомобиль Тесла и пострадавший — тоже робот произошла в Лас-Вегасе.
Мир глазами автомобиля. Каким его видят беспилотники?
Прогресс в области беспилотных автомобилей за последние годы стремительно ускорился. Уже с 1 декабря 2018 года беспилотники смогут беспрепятственно передвигаться по дорогам общего пользования в Москве и Татарстане. Кажется, еще немного и мы сможем сесть в машину и заниматься своими делами, пока наш транспорт возьмем на себя управление всем процессом вождения. Мечты мечтами, а на что в действительности способен такой автомобиль и вытеснит ли он человека?
На пути к полной автономности
Международное сообщество автомобильных инженеров (SAE International) разработало шестиуровневую классификацию автономности автомобилей. Эта система демонстрирует путь, который успели пройти автомобили за последние десятилетия, и описывает трудности, которые еще предстоит решить, чтобы создать по-настоящему беспилотное транспортное средство.
Уровень 0 — нет автономности. К этому уровню можно отнести все машины, никак не вмешивающиеся в процесс управления. Без человека такой автомобиль не тронется с места и не сможет избежать аварии. ABS или парктроник – вот и все, что можно ждать от авто нулевого уровня.
Уровень 1 — минимальная помощь. Включает машины, способные управлять рулением или ускорением/торможением при постоянном контроле со стороны водителя. Сюда же относятся системы помощи при парковке, когда рулем управляет авто, а водитель занимается педалями.
Уровень 2 — помощь с вниманием водителя. На втором уровне присутствует полная автоматизация несложных процессов, требующих одновременного автоматического управления рулением и движением. Сюда же входят современные продвинутые системы помощи водителю (ADAS).
Уровень 3 — ограниченный автопилот. Пограничный уровень, на котором уже можно говорить о полноценном автопилоте, действующем в рамках отдельных сценариев. В отличие от машин второго уровня, машины третьего не требуют постоянного внимания со стороны водителя — человек может заниматься своими делами, не хватаясь за руль каждые полминуты.
Уровень 4 — автопилот в городах. От абсолютного автопилота (5-й уровень) автомобили четвёртого уровня отличаются тем, что им нужны 3D-карты местности, с которыми автомобиль будет сверяться во время движения, сканируя местность. Если машина четвёртого уровня окажется в местности, отсутствующей на таких картах, автопилот перейдёт в режим третьего уровня или вовсе отключится.
Уровень 5 — полный автопилот. Тот самый сферический автопилот в вакууме, способный передвигаться в любую погоду и в любых точках планеты: будет ли это разбитая дорога без разметки, лесная просека, заснеженный горный перевал, загруженный мегаполис — автопилот пятого уровня пройдет везде, анализируя обстановку на ходу. Ему не требуются подготовленные 3D-карты — автономный автомобиль пятого уровня своими умениями соответствует живому водителю.
Как работают реальные автономные автомобили?
Камера + процессор обработки изображений
При разработке первых полноценных беспилотных авто основным способом восприятия пространства вокруг машины были камеры. Они позволяли быстро получать изображения в видимом диапазоне с широким углом обзора. Однако одной картинки с камеры для успешного функционирования автономного автомобиля недостаточно, беспилотнику нужен электронный аналог человеческого мозга, то есть специализированный процессор обработки изображений.
Созданием таких процессоров занимаются как крупные опытные компании, так и стартапы, скажем, Mobileye, ставший частью Intel, NVIDIA. Подобные разработки есть и у Toshiba. Семейство процессоров Toshiba Visconti обрабатывает картинку с четырёх камер, оценивая изображения сразу по множеству критериев: разметка, движущиеся и припаркованные авто, светофоры и знаки, встречный свет фар, пешеходы и велосипедисты. После определения и классификации объектов на видео, процессор передаёт информацию в «мозг» машины, чей автопилот уже и принимает решение об оптимальном поведении. Так работает расширенная система помощи водителю ADAS, предупреждающая столкновения и наезды на пешеходов (критерий автономности второго уровня).
Связка из камеры и процессора Toshiba Visconti следит за дорожной ситуацией лучше и внимательней человека. Источник: Toshiba
Полный цикл работы Toshiba Visconti прошлых поколений от получения изображения до выдачи информации с результатами распознавания занимал до 100 мс. В Visconti 4 цикл удалось сократить до 50 мс. В лучшем случае время реакции водителя составляет 500 мс. За это время едущий на 80 км/ч автомобиль пройдет 11 метров — большое расстояние в случае опасной ситуации на дороге.
Visconti также решает проблему монокулярного зрения — процессор способен строить трёхмерную реконструкцию пространства, анализируя последовательность кадров при движении. Это работает как для движущихся, так и стационарных объектов на проезжей части и за её пределами.
Камеры не способны распознавать удалённые объекты и строить детализированные карты, к тому же их функциональность напрямую зависит от погодных условий. Компенсировать эти недостатки могут радары, излучающие радиосигналы с частотой в десятки гигагерц. Они идеально определяют препятствия в пространстве. Радары с частотой излучения в 24 ГГц и 77 ГГц уже применяются в дорогих системах ADAS для заблаговременного торможения при обнаружении пересечения курсов движения с пешеходом или другим авто. В отличие от камер, у радаров очень узкий угол действия, обратно пропорциональный желаемой дальности действия. К тому же радар имеет высокую себестоимость (на уровне 1000 долларов), что сразу ограничивает круг его использования исключительно представительскими и премиальными автомобилями.
Радары отлично справляются с локализацией объектов, но без определения их формы и лишь в узком диапазоне.
Лидары считаются самым эффективным, но при этом самым неоднозначным сенсором для автономных автомобилей. Они строят подробнейшую картину мира вокруг себя с помощью лазерных лучей, которые отражаются от препятствий и возвращаются обратно. Причём лидары делают это с недосягаемой для других сенсоров точностью. С помощью лидара автомобиль создает собственную 3D-карту на десятки метров вокруг, распознавания машины, людей и любые препятствия.
Так видит мир автомобиль с лидаром
Однако недостатков у лидара пока больше, чем достоинств. Во-первых, лидары становятся беспомощны под сильным дождём или во время снегопада — лазерные лучи отражаются от капель воды и хлопьев снега. Во-вторых, лидар должен иметь полный круговой обзор, а значит, он создаёт «горб» на крыше авто. В-третьих, лидары не просто дорогие, а очень дорогие: ранние образцы производства Velodyne обходились в 75 тысяч долларов, современные разработки Waymo стоят 7500 долларов.
Линейка лидаров Velodyne. Источник: Velodyne
Появление «твердотельных» лидаров без движущихся частей должно на порядки снизить стоимость устройств в ближайшие годы. Velodyne заявляет, что совершила некий прорыв, который уменьшит цену лидаров до 50 долларов.
Toshiba же в свою очередь работает над улучшением эффективности лидаров. Так, в этом году был представлен новый чип, объединяющий в себе цепи для анализа данных на дальних и ближних дистанциях. Это позволило удвоить эффективную дальность действия лидаров до 200 м, а также избавиться от проблемы засветов, влиявших на качество отражений.
Как это устроено у.
…Tesla
Для реализации автопилота в автомобили Tesla устанавливается система из восьми камер с разным углом и дальностью обзора, 12 ультразвуковых датчиков по кругу и дальнобойный фронтальный радар. Ультразвуковые датчики отвечают за распознавание машин в соседних рядах и препятствий при движении на небольших скоростях. Камеры отвечают за поиск пешеходов, автомобилей, разметки и знаков. Помогает им в этом радар. Для движения по маршруту используется GPS, а сенсоры следят, чтобы машина шла строго по полосам и избегала аварий. С одной стороны, это позволяет использовать автопилот Tesla в любых городах. С другой, для работы автопилот все равно требует внимания водителя.
В Tesla намеренно не используется лидар, Илон Маск открыто выступает против лидаров, обосновывая это их ценой и проблемной работой в плохую погоду. Трудно с ним не согласиться – дополнительные 7-10 тысяч долларов к цене и «горб» на крыше не прибавили бы Tesla привлекательности.
Как бы хорошо не смотрелась связка из камер, радара и ультразвуковых датчиков, и у них бывают сбои. В 2018 году Tesla Model S в режиме автопилота врезался в дорожный разделитель, что стало причиной гибели водителя. Как показало расследование со стороны владельцев электромобиля, автопилот Tesla не смог правильно считать стершуюся разметку, а камеры и радары, в свою очередь, не увидели опасности в стремительно надвигающемся стальном барьере.
В системах Waymo используется лидар, пять радаров, восемь камер и GPS, а в качестве серийных коммерческих носителей выбраны автомобили Chrysler Pacifica Hybrid (сейчас 600, планируется закупка 62 тысяч штук) и Jaguar I-PACE (в планах 20 тысяч штук).
Электромобиль Waymo Jaguar I-PACE не столь утилитарен, как просторный Chrysler Pacifica, но выглядит потрясающе — даже лидар на крыше не сильно портит вид. Копирайт: Waymo
При движении система Waymo использует данные Google Street View, сверяясь с ними с помощью своих сенсоров. Благодаря этому достигается полная автономность – в отличие от Tesla, машины Waymo действительно не требуют вмешательства водителя, а просто перевозят пассажиров. В отличие от Tesla, Waymo продают не автомобили, а услугу перевозки, то есть роботакси.
Панорамное видео Waymo помогает понять, как автономный автомобиль распознает окружающее пространство.
Главный недостаток Waymo — крайне ограниченный список городов, где работают беспилотники — для корректного функционирования автопилота городская среда должна быть отснята в 3D, а это долгая и сложная процедура, поэтому пока Waymo действует лишь в двух десятках американских городов. Впрочем, расширение дорожной сети — лишь вопрос времени. Большого времени.
Яндекс представил свой проект беспилотного автомобиля всего год назад. На Toyota Prius устанавливался блок из лидара, камер, радаров, GPS и IMU, то есть типичных для автономных автомобилей компонентов. От Яндекса беспилотнику досталась программная платформа, которая хорошо себя показала как при движении по тесным московским улицам района Хамовники, так и при дальнем путешествии из Москвы в Казань.
Доехавший до Татарстана автомобиль Яндекса там и остался, став первым беспилотным такси в России. Сейчас он работает на территории города Иннополис, перевозя пассажиров между пятью главными точками. А в октябре аналогичное такси появилось на территории Сколково. В далеких планах компании вывести беспилотные такси на улицы городов на коммерческой основе.
В 2016 году государственный институт НАМИ показал беспилотную «маршрутку» ШАТЛ, тогда еще бывшую не более, чем экспериментальным концепт-каром. Спустя два года КАМАЗ-1221 ШАТЛ был объявлен будущим серийным проектом, который встанет на конвейер в 2022 году. Мини-электробус с лидарами, камерами и ультразвуковыми датчиками пока осторожно передвигается на скорости 10 км/ч, но по мере совершенствования программной платформы скорость обещают подтянуть до 110 км/ч.
Что изменят беспилотники?
Исключение человеческого фактора позволит увеличить предельные условия эксплуатации автомобилей — увеличить максимальную скорость, уменьшить ширину полос, снизить дистанцию между автомобилями в потоке. Как следствие значительно возрастет пропускная способность дорог, вырастет средняя скорость и уменьшится количество заторов.
По оценкам американского Highway Capacity Manual, одна полоса шоссе за час пропускает порядка 2200 машин под управлением людьми. Различные исследования показывают, что переход на автономные автомобили позволит увеличить этот показатель до 7200-12000 машин в час. Такой впечатляющий скачок эффективности использования дорог достигается за счет увеличения безопасной скорости и уменьшения дистанции между авто на полосе с 40-50 метров до 6-7 метров — автомобилям, передающим друг-другу данные о своей скорости и предполагаемых маневрах, будет достаточно такого расстояния для безопасного движения.
Однако до такого беспилотного будущего нам пока далеко. Серийные автомобили известных автопроизводителей только-только адаптировали второй уровень автономности, самые лучшие и дорогие модели готовятся перешагнуть на третий уровень. Но в ближайшее десятилетие о беспилотниках пятого уровня автономности не стоит и мечтать — человек еще долгое время будет главным на дороге.
Машины с автопилотом — вот что оставит вас без работы!
Автономный автомобиль построен по принципу живого организма. У него есть сенсоры, отвечающие за ориентирование в пространстве, за реакцию на внешние факторы. У него есть сила, заключенная в двигателе. И самое главное — у него есть мозг, который постоянно принимает решения: ехать, тормозить, перестроиться, повернуть и так далее по списку. Этот мозг не может стать умным сам по себе — нейронную сеть необходимо обучать, причем делать это постоянно. Чем качественнее обучение, тем умнее мозг автономного автомобиля.
Еще раз: управляет автомобилем без водителя не компьютерная программа, написанная человеком, а специальным образом обученная нейронная сеть (искусственный интеллект). А обучение машины вождению — гораздо более тяжелая задача, чем обучение тому же ремеслу человека. Причем ожидания от автономных автомобилей в обществе явно выше средних: такой должен попадать в ДТП на порядок реже, чем среднестатистический автомобиль, управляемый человеком. И для того, чтобы оправдать эти ожидания, машины надо учить в «боевых» условиях.
Вспомните, как проходит обучение человека вождению. Сначала новичка тренируют на площадке, а потом, по мере накопления опыта, выпускают с инструктором на дороги общего пользования. Автономные машины уже переросли свою «площадку», то есть специальным образом оборудованные полигоны, и готовы к обучению в условиях реального дорожного движения.
Вот здесь и начинаются вопросы. Первый и главный: кто будет нести ответственность за смерть человека вследствие наезда на него роботизированного автомобиля, в кабине которого никого нет, а сам автомобиль никем из людей не управляется? Кто сядет в тюрьму в результате такого инцидента? Программист? Но он скажет, что не имеет отношения к обучению нейронной сети, и то, что она по ошибке начала давить людей, не его вина. Владелец автомобиля? Но, простите, в чем вина собственника? В том, что он владеет экспериментальным транспортным средством?
Так кто будет отвечать? На этот вопрос нет ответа, а во внесенном в Госдуму законопроекте указано, что отвечать будет страховая компания. И, возможно, кто-нибудь еще, если следственные органы смогут расследовать подобное дело, аналогов которому в истории еще не было.
Позволю себе предположить, что единственным ответчиком в этой ситуации будет страховая компания, которая выплатит за жизнь один миллион рублей — именно эта минимальная сумма прописана в законопроекте. Вряд ли компании-владельцы беспилотных автомобилей будут страховать свою ответственность на бóльшую сумму, если можно страховать на меньшую.
Рассмотрев аналогичные законопроекты в той же Германии, мы увидим радикальные отличия: минимальная страховая сумма для автономного транспорта составляет там два миллиона евро! То есть в сто пятьдесят раз больше, чем в России. Всё понятно без лишних слов.
Но давайте заглянем чуть дальше в будущее и предположим, что машины действительно научились ездить самостоятельно. Многие эксперты говорят о перспективе «2025» — к этому году на дороги будут допущены правильно обученные и сертифицированные автономные автомобили. Во многих из них даже не будет привычного руля. Эдакая самодвижущаяся капсула. Не нужен водитель, во время поездки можно употреблять алкоголь совершенно законно и без последствий. Или спать. Красота?
Бесспорно! Если бы не один подвох. На сегодняшний день профессия водителя — одна из самых массовых в России. Кручением баранки у нас зарабатывает семь миллионов человек. Это только прямые рабочие места. Если же вспомнить про сопутствующую инфраструктуру, АЗС, сервис, придорожные кафе и отели и всё остальное, то мы получим, что почти четверть рабочих мест может быть утеряна в результате наступления эры беспилотных автомобилей. И, судя по тенденциям, эти рабочие места могут быть утеряны очень быстро и без надежды на какое-либо восстановление в перспективе.
Апологеты беспилотного транспорта напоминают, что когда-то исчезла профессия извозчика — и мир не перевернулся. Да, но извозчики переучились на водителей и остались в сфере перевозок, а нынешних водителей выбросят на улицу. И скажут: не вписались в рынок.
Без удовольствия за рулем: почему у беспилотных автомобилей нет будущего
Автомобили с автономным управлением, которые могут обходиться без водителя не только при парковке, но и на дороге, захватили умы, воображения и новостные заголовки. Буквально каждый день мы слышим о все новых и новых успехах автопроизводителей, разрабатывающих системы автопилотирования: вот машина сама тормозит перед препятствием, вот она принимает управление на автобане, а вот сама пересекает целую страну без посторонней помощи. Но значит ли все это, что через пять-десять лет автопилот окончательно займет место водителя, и мы будем ездить на автомобиле, как на лифте? Нет.
На самом деле, наиболее вероятный сценарий для беспилотных автомобилей в частном потребительском секторе – ровно такой же, какой был у 3D-телевизоров в последние годы. Для тех, кто справедливо не понимает, о чем речь, поясним: их эпоха закончилась, на начавшись – несколько лет 3D-телевизоры преподносились как новая веха в развитии этой техники, затем они триумфально вышли на рынок, гордо заняли полки магазинов и… остались красиво пылиться там, где их поставили. Массовый потребитель просто не понял, зачем ему нужна вся эта морока с очками при просмотре прогноза погоды, да еще и с доплатой, когда современные фильмы при желании можно посмотреть в кинотеатре в куда лучшем качестве, а количество подходящего контента еще недостаточно даже для обычных Full HD телевизоров. Слегка обогнав свое время и оставшись ненужным усложнением, 3D-телевизоры быстро ушли на второй план, уступив место новому тренду – очкам виртуальной реальности. Но это уже совсем другая история.
Зачем мы дали такой подробный экскурс по непрофильной теме, спросят некоторые? Да затем, что в предыдущем абзаце дано буквально «краткое содержание» того, что с наибольшей долей вероятности ждет главных героев текста – «дорожные беспилотники». Разумеется, речь идет о потребительском сегменте – в целом у автомобилей с автопилотом будет достаточно работы.
Разумеется, автопилот – это важно
Было бы странно ставить под сомнение значимость и уровень разработок, посвященных автономному вождению. На данный момент практически все крупные концерны имеют собственные наработки в этой сфере, а какие-то из них добились весьма значительных успехов. Так называемые гугломобили, например, уже прошли суммарно более миллиона километров в реальных дорожных условиях и сделали это довольно-таки безопасно. Ну, не считая «подрезанного» автобуса в феврале этого года.
В Google отреагировали традиционно быстро и заверили всех, что «внесли в программное обеспечение изменения, благодаря которым автомобили с автопилотом будут учитывать то, что автобусы и другие крупные транспортные средства не склонны уступать дорогу при перестроении», что поможет избежать подобных ситуаций в будущем. Для нас этот инцидент любопытен даже не подробностями ДТП и не фактом своего наличия, а пониманием уровня систем автопилотирования, который достигнут к настоящему моменту: он изрядно высок.
Никто давно не ставит под сомнение возможность сосуществования автопилота и человека на одной дороге, и это подтверждается уже на самых высоких уровнях. Так, американское Национальное управление безопасности движения на трассах (NHTSA) постановило, что разработка нормативных документов, регламентирующих эксплуатацию автопилотируемых автомобилей, должна быть завершена уже к лету этого года!
Как сообщает Engadget.com, Ассоциация мировых автопроизводителей всерьез обеспокоена этим, считая, что темпы законодательной интеграции автопилота в нашу жизнь изрядно форсированы. Ведь текущий уровень систем автономного управления, представленных в потребительском секторе, сильно разнится – какие-то автомобили могут частично брать управление на себя практически на любых скоростях, а какие-то ограничиваются «пробочным» режимом, какие-то умеют менять полосы и перестраиваться, а какие-то обучены лишь держать текущую полосу движения.
Однако европейский комитет по проведению краш-тестов Euro NCAP уже ввел в список тестируемых систем ассистенты экстренного торможения: «при оценке уровня защиты пешеходов автомобили, показывающие хорошие результаты в стандартных тестах, теперь могут заработать дополнительные баллы при наличии у них системы автономного экстренного торможения, распознающей пешеходов».
Любопытно и следующее уточнение о расчете баллов: «электронная система курсовой устойчивости теперь удалена из списка устройств обеспечения безопасности, поскольку все автомобили должны по закону иметь такую систему». Темпы впечатляют: еще через три-пять лет и автоматическое торможение перед пешеходом вполне может стать обязательным атрибутом…
Работа для робота
Не вызывает сомнений и то, что в ближайшее десятилетие автомобили с автономным управлением займут свои ниши. Перевозка пассажиров по фиксированным маршрутам – поначалу в студенческих городках, кампусах и прочих некрупных объектах, а затем, вполне возможно, – и по открытым городским маршрутам, транспортировка грузов между близлежащими производственными объектами, и даже частично автоматизированные таксопарки – все это вполне имеет право на существование и, скорее всего, подтвердит это на практике.
Это становится тем более ясно, что вполне осязаемые планы по реализации подобных проектов озвучиваются регулярно. Причем в общей массе звучат голоса не только крупных зарубежных автоконцернов – российские производители тоже не остаются в стороне. Пока Google, Audi, Kia, Hyundai, Ford и многие другие получают лицензии на проведение открытых тестов, подразумевающие свободную эксплуатацию автономных машин на дорогах общего пользования (главным образом, в США), о своих планах заявляют, например, КАМАЗ и Volgabus.
Не стоит забывать и о применении автопилота в военной технике – как ни крути, это огромный рынок, и разработки на нем ведутся уже давно. Пока уровень развития «самоходных» боевых и не очень машин не поражает воображение, но абсолютно ясно то, что при должной реализации они могут стать весьма серьезным орудием в умелых руках. Ведение боевых действий, наземная поддержка пехоты, оперативная транспортировка личного состава и грузов, эвакуация раненых с линии огня – вот только самые очевидные сферы применения автопилотируемых машин, и это понимаем не только мы с вами.
Так что же?
Все вышеперечисленное лишь подтверждает мнения о том, что автомобили, оснащенные автопилотом – наше будущее. Но так ли это? Задайте вопрос себе: а вы готовы отдать управление автомобилем на откуп автопилоту? Не спешите с ответом, представив себе идеализированную картину, где вы расслабленно движетесь по автобану, нежась в сладкой дреме по пути на работу, или читаете интересную книгу, пока автомобиль неспешно катит вас по улицам большого города: реальность будет иной. Да и не это главное.
Отказаться от ощущения контроля над машиной, от возможности получить удовольствие от каждой поездки, от игры рулем и педалями? Идея автопилотируемого автомобиля для каждого потребителя противоречит самой сути развития автопрома: из года в год нам показывают все более быстрые, комфортные, управляемые и драйверские машины, чтобы в итоге… отказаться от драйва? К этому ли мы стремились?
Иметь возможность комфортно постоять в пробке, не заботясь о постоянном перемещении на полметра вперед раз в минуту, или обеспечить помощь начинающему водителю, неуверенно чувствующему себя в плотном городском потоке – это одно. Полностью отказаться от повседневного управления автомобилем, лишь задавая ему маршруты – совсем другое. Разумеется, некоторые возразят – мол, руль и педали у вас никто не отнимает, водите себе на здоровье, если есть желание. Но тогда возникает другой резонный вопрос – станет ли потребитель переплачивать за то, чем не будет пользоваться на постоянной основе? И вот тут мы снова возвращаемся к 3D-телевизорам…
Потребительский сегмент не станет массовым для автопилотируемых транспортных средств – по крайней мере, до тех пор, пока не переродится само понятие автомобиля. Возможно, когда-нибудь он станет пережитком прошлого, а процесс перемещения из точки А в точку В не будет связан с вождением вообще – но это, скорее, тянет на малонаучную фантастику. Реальность же такова, что, пожалуй, единственная целевая аудитория подобной техники – домохозяйки, для которых вождение является ненужным стрессом и вынужденной необходимостью и которые готовы полностью отказаться от вождения так же, как от ручной стирки белья и мытья посуды. Не нужно иметь бензин в крови и быть прожженным «петролхэдом», чтобы получать удовольствие от самого процесса вождения, равно как и для того, чтобы понимать, что это – одно из тех немногих развлечений, что доступны нам каждый день.
. и переплачивать за V8, если управление всем этим останется прерогативой трек-дней или редких выездов за город? Кто будет готов отдать деньги за полный привод, если факт его использования будет ощущаться не больше, чем страхование пенсионных накоплений? Кому, в конце концов, потребуется подогрев руля, если прикасаться к нему придется лишь для переключения треков в плейлисте?
Вместо заключения
Все эти вопросы не требуют ответов, так же, как справедливость утверждения о бесперспективности автопилота в потребительском секторе не требует аргументации. Но мы ее все-таки привели.
А в качестве заключения взгляните на эту милейшую тетушку, которая пользуется современнейшими достижениями автомобильной индустрии, и узнайте в ней себя – по крайней мере, в первые два месяца реального использования автопилота.
