Samochody autonomiczne – przyszłość motoryzacji? (cz. 1)

Pojazdy autonomiczne bywają mylone ze zdalnie sterowanymi. Niesłusznie, bo różnica jest bardzo duża.

Większość użytkowników dróg zna autonomiczne samochody osobowe jedynie z relacji prasowych i materiałów zamieszczanych w Internecie. Przy odrobinie szczęścia można je zobaczyć na żywo w: USA, Wielkiej Brytanii, Francji albo w Chinach.

Wiele wskazuje na to, że w ciągu najbliższych kilku lat pierwsze modele trafią do sprzedaży i będziemy musieli oswoić się z myślą, że określenie „uczestnik ruchu drogowego” oznacza nie tylko człowieka.

To nie jest zdalne sterowanie

Pojazdy autonomiczne bywają mylone ze zdalnie sterowanymi. Niesłusznie, bo różnica jest bardzo duża. Zdalnie sterowany samochód potrzebuje kierowcy. Człowiek może być oddalony setki albo tysiące kilometrów od pojazdu, którym steruje, ale jest niezbędny. Obserwuje obraz przekazywany przez kamery zamontowane w pojeździe i wydaje polecenia przekazywane drogą radiową do maszyny. Człowiek chce, żeby samochód skręcił, a pojazd jedynie wykonuje zamiar człowieka.

Samochody autonomiczne działają inaczej: człowiek decyduje o tym, dokąd i ewentualnie jaką trasą mają dojechać i na tym kończy się jego zadanie. Pojazd rusza z miejsca i od tej chwili sam podejmuje wszystkie decyzje: rozpoznaje pas ruchu, rejestruje przeszkody, omija je, zakręca, sygnalizuje manewry, utrzymuje bezpieczną odległość od innych pojazdów, reaguje na obecność ludzi i zwierząt. W krytycznej sytuacji zatrzymuje się tak, aby uniknąć niebezpieczeństwa.

Tak ma wyglądać autonomiczny samochód przyszłości. Dzisiejsze pojazdy eksperymentalne wciąż są nadzorowane przez ludzi, choć często ich „opiekunowie” pracują z dala od pojazdu. Trudno powiedzieć, jak długo technologia i przepisy o ruchu drogowym będą dojrzewały, ale automaty w końcu pojawią się na drogach, a ich liczba z roku na rok będzie sukcesywnie rosła.

Elektronika i matematyka

Budowa samochodów autonomicznych zajmowała konstruktorów od bardzo dawna. Pierwsze pomysły automatyzowania niektórych czynności związanych z prowadzeniem pojazdu pojawiły się u zarania motoryzacji, ale na całkowicie dojrzałe projekty trzeba było poczekać do XXI wieku.

Samodzielność pojazdu jest pozorna, w rzeczywistości wszystkie decyzje podejmuje komputer, czy raczej zespół komputerów. Decyzje te podejmowane są na podstawie danych przekazywanych z dziesiątek czujników mierzących odległości od przeszkód, prędkość, przyspieszenie, a przede wszystkim z kamer rejestrujących obrazy z otoczenia pojazdu.

Komputer przetwarza strumień danych i w czasie rzeczywistym, z najmniejszym możliwym opóźnieniem, decyduje, jak mają działać wszystkie mechanizmy ważne dla bezpieczeństwa jazdy: układy kierowniczy i hamulcowy, kontrola prędkości itp. Określenie „komputer przetwarza” jest wielkim uogólnieniem. Chodzi o to, że program napisany przez ludzi na podstawie ich doświadczeń, wiedzy o ruchu drogowym, parametrach technicznych pojazdu, jakości nawierzchni, warunkach atmosferycznych i setki innych szczegółów, rozpoznawszy konkretny splot okoliczności, powoduje określone zadziałanie mechanizmów pojazdu, np. gwałtowne hamowanie połączone ze zmianą położenia przednich kół w celu ominięcia przeszkody.

Żeby stało się to możliwe, trzeba było zbudować wystarczająco silne i małe komputery, odpowiednio wrażliwe i odporne na zakłócenia czujniki, a przede wszystkim stworzyć i przebadać setki, jeśli nie tysiące matematycznych modeli odtwarzających każdą fazę jazdy i większość możliwych sytuacji, które mogą się wydarzyć na drodze. Ponieważ nie sposób opisać wszystkich teoretycznie możliwych przypadków, trzeba było stworzyć algorytm, który sam będzie się „uczył” właściwego zachowania, analizując zapisy tysięcy godzin jazdy po rzeczywistych drogach. Stało się to możliwe dzięki trzem technologiom: sztucznej inteligencji, uczeniu maszynowemu i uczeniu głębokiemu.

Po co autonomia?

Najbardziej zaawansowany projekt autonomicznego samochodu osobowego realizuje Google. Waymo jest jedynym pojazdem, o którym można powiedzieć, że osiągnął piąty poziom w sześciostopniowej skali i ma szansę jako pierwszy dojrzeć do stadium komercyjnej realizacji i sprzedaży.

Google w materiałach promocyjnych twierdzi, że samochody autonomiczne będą powstawały przede wszystkim dlatego, że ludzie są gorszymi kierowcami, a do większości wypadków dochodzi z ich winy. Automaty mają krótszy czas reakcji, mogą widzieć to, czego nie zauważy człowiek (obraz przeszkody w podczerwieni, w gęstej mgle), nie upijają się, nie zażywają narkotyków, nie mogą zasłabnąć ani zdrzemnąć się za kierownicą.

Historia

Historia usamodzielniania samochodów jest bardzo długa. Od dawna próbowano dołożyć odrobinę samodzielności tam, gdzie człowiek zawodził, na przykład ze względu na zbyt długi czas reakcji albo niecierpliwość. ABS zapobiega blokowaniu kół, bo sterownik potrafi bardzo szybko przetwarzać informacje o prędkości obrotowej i dostosowywać siłę hamowania do warunków jazdy.

Poduszkami powietrznymi, kurtynami i napinaczami pasów musi sterować automat, bo ludzki czas reakcji jest o kilka rzędów wielkości zbyt długi i bez mikroprocesorowego sterownika system zadziałałby po fakcie.

Aktywny tempomat mierzy odległość od poprzedzającego pojazdu i dostosowuje prędkość tak, żeby zachować stałą, bezpieczną odległość. Nagłe zbliżenie do przeszkody skutkuje gwałtownym hamowaniem i daje szansę na uniknięcie wypadku – najechania na tył pojazdu.

Systemy rozpoznawania pasa ruchu i znaków ograniczających prędkość wspomagają kierowców w pokonywaniu długich, nużących odcinków trasy, na przykład na autostradzie.

„Asystenci parkowania” oszczędzają nerwy kierowców, gwarantując skuteczne i bezbolesne parkowanie w pozornie zbyt ciasnych miejscach.

Żaden z tych mechanizmów nie daje pojazdowi samodzielności, ale bez nich stworzenie konstrukcji podobnych do Waymo nie byłoby możliwe.

Fot.Shutterstock.com

Napisz komentarz: