Samochody autonomiczne – jak zrodziła się idea samochodów bezzałogowych?

Jeszcze niespełna 20 lat temu auta autonomiczne interesowały co najwyżej wojsko. Pentagon w 2004 roku zorganizował pustynny rajd dla tego typu samochodów – Darpa Grand Challenge. Wystartowało w nim 15 pojazdów, ale żaden nie dotarł do mety. Najlepszy przejechał niecałe 12 z 240 km trasy wyścigu. Na wprowadzeniu samochodów autonomicznych tak naprawdę nie zależało ani producentom, ani użytkownikom. Nawet dla rządów poszczególnych państw był to potencjalnie duży problem związany z koniecznością dostosowania infrastruktury do potrzeb aut autonomicznych.

Wydaje się zatem, że rozwój idei samochodów bezzałogowych jest…zbiegiem okoliczności. Najlepsi pracownicy uniwersytetów i środków badawczych, które brały udział w kolejnych edycjach rajdu Darpa, byli często powiązani również z największymi firmami technologicznymi. Siłą rzeczy tematem samochodów bezzałogowych zaczęły interesować się koncerny takie jak Google. W 2003 roku na rynku pojawiła się Tesla, która pięć lat później wprowadziła do sprzedaży pierwsze auto elektryczne o zasięgu przekraczającym 200 mil. Natychmiast pojawili się inwestorzy skłonni wyłożyć ogromne środki na rozwój kolejnych projektów.

W takiej sytuacji producenci samochodów musieli włączyć się do wyścigu i przejąć inicjatywę. Nie mogli dopuścić, aby firmy takie jak Google, Tesla czy Uber przejęły część ich klientów. Żaden liczący się na rynku producent samochodów nie chciał zostać w tyle za konkurencją. To zapoczątkowało proces podbierania sobie specjalistów. Ci pracujący w branży automotive zaczęli trafiać do Google czy Ubera. Z kolei programiści Google czy Apple byli zatrudniani przez koncerny samochodowe. I tak oto zaczął się kolejny wyścig zbrojeń. Obecnie wymaga on przede wszystkim inwestowania środków, ale w dłuższej perspektywie może generować olbrzymie zyski. Wedle prognoz analityków rynek, samochodów autonomicznych około 2030 roku ma być wart nawet 10 bilionów dolarów.

Auta autonomiczne – jakie technologie wykorzystują samochody przyszłości?

Producenci samochodów powszechnie wykorzystują zautomatyzowane systemy wspomagania kierowcy jak funkcje automatycznego parkowania czy monitoring martwego pola w lusterku. To tak naprawdę fundamenty pod opracowanie samochodów bezzałogowych.

Sterowanie samochodu autonomicznego wspomaga wiele różnych technologii:

• system nawigacji samochodowej,
• system lokalizacji,
• mapy elektroniczne,
• moduły globalnego planowania trasy,
• systemy percepcji środowiska, w tym:

• • detektory laserowe (LIDAR),
  • radary,
  • systemy rozpoznawania obrazu.

Systemy rozpoznawania obrazu wykorzystują kamery, które mogą działać w połączeniu z innymi sensorami. Ważnym elementem aut autonomicznych są sensory odpowiedzialne za opomiarowanie całego pojazdu, a więc analizę jego prędkości, położenia i wielu innych parametrów.

W przypadku aut autonomicznych bardzo ważna jest łączność i programowalność. Samochody bezzałogowe muszą szybko łączyć się z innymi urządzeniami, aby zapewnić skuteczne działanie systemu kontroli jazdy. Niezbędna jest także ich sprawna komunikacja z elementami infrastruktury drogowej. Dzięki temu na bieżąco otrzymują informacje o pracach drogowych czy natężeniu ruchu. Oprogramowanie sterujące pojazdem autonomicznym może doskonalić swoje zachowanie.

Specjaliści twierdzą, że do bezpiecznego i dokładnego podejmowania decyzji czujniki samochodu autonomicznego muszą przetwarzać nawet 1 GB danych na sekundę. Procesory wykorzystywane w autach bezzałogowych podejmują kluczowe decyzje na podstawie ogromnej ilości danych przychodzących z wielu czujników w czasie rzeczywistym. Zadaniem technologów jest zwiększenie ich mocy obliczeniowej przy optymalizacji zużycia energii.

Prawdziwym wyzwaniem jest jednak rozwój systemów sterowania, które będą zdolne do szczegółowej analizy danych sensorycznych. Samochody autonomiczne wymagają systemu widzenia maszynowego, który pozwoli na rozpoznawanie obiektów. Taka technologia wykorzystuje tzw. głębokie sieci neuronowe. Jakość sieci zależy przede wszystkim od ilości danych pozyskanych ze środowiska oraz ich wykorzystania do nauki reagowania na sytuacje drogowe. Obecnie samochody bezzałogowe mogą poruszać się jedynie po wcześniej zmapowanych obszarach. Rozwój sztucznej inteligencji pozwoli wdrożyć systemy, które będą samodzielnie uczyć się poruszania po wcześniej nieznanych drogach przy zachowaniu bezpieczeństwa pasażerów. Systemy uczenia maszynowego będą samodzielnie generować aktualizacje na podstawie informacji zebranych w czasie jazdy. To oznacza, że samochody przyszłości nigdy nie staną się produktem skończonym. Cały czas będzie można je udoskonalać.

Zdaniem naukowców w przyszłości powstaną programy komputerowe, które będą w stanie łączyć się ze sobą i zarządzać każdym pojazdem autonomicznym. Współpraca samochodów autonomicznych z systemami komputerowymi skrzyżowań pozwoli zastąpić sygnalizację świetlną. W efekcie powstanie sieć pojazdów autonomicznych, które będą korzystać z tych samych informacji.

Samochody przyszłości – auta autonomiczne są już na naszych drogach!

Działania producentów oraz firm technologicznych skupiają się obecnie nad zapewnieniem pojazdom jak najwyższego poziomu autonomiczności na drogach. Głównym celem jest, aby samochody autonomiczne mogły poruszać się w ruchu miejskim bez ingerencji człowieka i konieczności zwracania przez niego uwagi na inne pojazdy, osoby czy oznaczenia na drodze.

W 2019 roku organizacja SAE, czyli Society of Automotive Engineers, opracowała międzynarodowy standard definiujący sześć poziomów automatyzacji jazdy. Ich szczegółową charakterystykę prezentuje poniższa tabela.

Obecnie niemal każde nowoczesne auto oferuje wyposażenie, które spełnia kryteria pierwszego poziomu autonomicznej jazdy. Są to systemy związane z adaptacyjnym tempomatem i kontrolą zmiany pasa ruchu. Do poziomu drugiego autonomicznej jazdy kwalifikują się obecnie systemy Super Cruise Cadillaca oraz Autopilot Tesli.

Modele wyposażone w system autonomicznej jazdy poziomu trzeciego to Audi A8 z systemem Audi AI Traffic Jam Pilot oraz Honda Legend z systemem Honda Sensing Elite. Japoński producent przeznaczył do sprzedaży zaledwie 100 sztuk tego modelu. Honda Legend nie jest dostępna na terenie Polski. Od 17 maja polscy klienci mogą za to zamawiać nowego Mercedesa klasy S i EQS z systemem Drive Pilot, który spełnia warunki trzeciego poziomu autonomicznej jazdy.

Istnieją także pojazdy na czwartym poziomie autonomicznej jazdy. Ze względu na ustawodawstwo oraz ograniczenia infrastruktury drogowej samochody te funkcjonują w formacie współdzielenia oraz jako taksówki i mikrobusy miejskie. Przykładem bezzałogowych samochodów czwartego poziomu autonomicznej jazdy jest mikrobus miejski firmy Navya, który można spotkać m.in. w Seestadt Aspern. To nowa dzielnica Wiednia, która została zaprojektowana tak, żeby mieszkańcy mogli w niej żyć bez samochodu. Mikrobus Navya będzie w tym roku testowany przez MPK Kraków.

Autonomiczne samochody przyszłości – jakie możliwości dają samochody bezzałogowe?

Powszechne wykorzystywanie samochodów autonomicznych wpłynie na zwiększenie bezpieczeństwa. Spowoduje ograniczenie liczby kolizji, wypadków oraz zmniejszenie liczby rannych i zgonów. Dzięki samochodom autonomicznym zmniejszy się natężenie ruchu na drogach. Spadnie liczba wykonywanych przejazdów oraz opóźnień związanych bezpośrednio z wypadkami, a zwiększy się przepustowość dróg.

Pojawienie się pojazdów autonomicznych czwartego i piątego poziomu może wpłynąć na zmianę sposobu zagospodarowania przestrzeni wokół miast na bardziej rozproszoną. Ludzie zaczną chętniej kupować mieszkania w lokalizacjach oddalonych od centrum. Transport autonomiczny sprawi, że dojazdy do pracy przestaną być uciążliwe. Podczas jazdy kierowca będzie mógł się angażować w szereg innych czynności. Dodatkowo spadną koszty związane z codziennymi podróżami, do których zaliczamy wydatki na paliwo, parking czy ubezpieczenie pojazdu. Tańsze stanie się także podróżowanie taksówkami ze względu na brak konieczności płacenia wynagrodzenia kierowcy. Transport autonomiczny może przyczynić się do rozwoju car-sharingu, który znacznie zredukuje koszty związane z posiadaniem samochodu.

Upowszechnienie aut autonomicznych rozwiąże problem parkowania w miastach. Prawdopodobnie w przyszłości powstaną centra logistyczne, z których samochody będą dojeżdżać w razie potrzeby do wskazanych lokalizacji. To pozwoli znacząco ograniczyć przestrzeń parkingową i przekształcić ją na przykład w mieszkania czy biura. Całkowite zastąpienie pojazdów konwencjonalnych przez auta autonomiczne sprawi, że zniknie konieczność stosowania sygnalizacji świetlnej czy znaków drogowych.

Jedną z największych przewidywanych korzyści może być rozwój uniwersalnego i wydajnego transportu publicznego. Obecnie podróż pociągiem lub autobusem wiąże się z koniecznością wykorzystania innych środków transportu, aby dotrzeć z dworca do miejsca docelowego. Połączenie sieci kolejowej oraz  Wprowadzenie floty autonomicznych pojazdów, autobusów i oraz mikrobusów obsługujących pasażerów przyjeżdżających i wyjeżdżających rozwiąże ten problem. Pasażerowie przed wyruszeniem w podróż mogliby zamówić przejazd przez aplikacje. System rezerwacji grupowałby osoby na podstawie podobnych tras i przypisywał do konkretnego autobusu, który odbierałby je i dowoził w określone miejsce. Taka kompleksowa usługa typu door to door znacznie ułatwiłaby organizację podróży.

Samochody autonomiczne – jakie są zagrożenia związane transportem autonomicznym?

Samochody autonomiczne posiadają zewnętrzne oprogramowanie oraz sprzęt. Dużym zagrożeniem jest zachowanie bezpiecznego połączenia między pojazdem a serwerem centralnym. Auta autonomiczne staną się zapewne celem wielu cyberataków.

Kolejnym zagrożeniem jest poleganie wyłącznie na technologii. Funkcjonowanie samochodów bezzałogowych bazuje na wielu czujnikach i zaawansowanych systemach. Warunki na drodze jak mocny śnieg, gęsta mgła czy duże zapylenie mogą utrudniać prawidłowe działanie tych podzespołów. Samochody bezzałogowe mogą mieć kłopot z odpowiednią interpretacją nieprzewidzianych sytuacji jak roboty drogowe, policjant kierujący ruchem czy pojawienie się pojazdu uprzywilejowanego. Wiele w tym zakresie zależy od poziomu rozwoju sztucznej inteligencji.

Do specyfiki transportu autonomicznego należy także dostosować przepisy prawa. Przecież Konwencja Wiedeńska z 1968 roku, która jest międzynarodowym traktatem określającym zasady ruchu drogowego, jasno wskazuje, że „Każdy pojazd w ruchu lub zespół pojazdów w ruchu powinien mieć kierującego”. Poważnym problemem jest odpowiedzialność prawna za wypadki. Kto w takiej sytuacji ma ponieść konsekwencje zdarzenia drogowego? Te kwestie wymagają opracowania odpowiednich regulacji prawnych.

Poważne wątpliwości budzą także kwestie etyczne. Specjaliści zastanawiają się, w jaki sposób samochody przyszłości powinny być zaprogramowane do reagowania w sytuacjach, kiedy wypadek jest bardzo prawdopodobny lub nieunikniony. Czy pojazd autonomiczny ma ratować pasażerów nie zważając na otoczenie i przechodniów lub osoby podróżujące w innych autach? A może minimalizować liczbę zgonów?

Dla samochodu autonomicznego największym wyzwaniem będzie przewidywanie tego, co zrobi człowiek prowadzący inny pojazd. Istnieje ryzyko, że kierowcy bardzo szybko nauczą się wykorzystywać zachowania aut bezzałogowych, dla których priorytetem będzie bezpieczeństwo użytkowników drogi. I odwrotnie człowiek prowadzący pojazd może mieć kłopot z przewidywaniem zachowania samochodów autonomicznych. Dlatego specjaliści uważają, że sam proces wdrażania transportu autonomicznego powinien być jak najkrótszy.

Powszechność transportu autonomicznego może uderzyć w branżę motoryzacyjną. Dla wielu osób przyjemność posiadania samochodu jest ściśle związana z możliwością jego prowadzenia. Odejście od pojazdów konwencjonalnych spowoduje spadek zainteresowania samochodami. Kierowcy będą zwracać mniejszą uwagę na auta, którymi się poruszają. W konsekwencji spadnie popyt na prywatne pojazdy. Transport autonomiczny doprowadzi również do poważnych zmian w strukturze zatrudnienia i eliminacji wielu zawodów jak kierowca ciężarówki, taksówkarz, kurier.

Nie ulega wątpliwości, że auta bezzałogowe są przyszłością motoryzacji. Wydaje się, że opracowanie rozwiązań technologicznych jest tylko jednym z wielu wyzwań na drodze do transportu autonomicznego. W kolejnych artykułach szczegółowo omówimy działanie dostępnych obecnie systemów autonomicznej jazdy na przykładach konkretnych modeli oferowanych na rynku.