Ce sunt mașinile care se conduc singure și cum funcționează?

Recomandări cheie

• Mașinile cu conducere autonomă folosesc o combinație de senzori și camere pentru a crea o imagine 3D a lumii din jurul lor, permițându-le să conducă în siguranță, fără prea multă intervenție a șoferului.
• Mașinile cu conducere autonomă se încadrează în diferite niveluri de automatizare, de la mașini care necesită un om pentru a îndeplini fiecare sarcină de conducere până la mașini care pot circula pe drumurile publice fără intervenție umană.
• Software-ul pentru mașini autonome se bazează în mare măsură pe AI și algoritmi de învățare automată pentru a lua decizii bazate pe variabile din mediu, iar acești algoritmi se îmbunătățesc odată cu mai mult timp petrecut pe drum.

Idealul pentru a crea mașina perfectă cu conducere autonomă a fost popular încă din primele zile ale automobilelor. După peste un secol de inovații și descoperiri tehnologice, ești mai aproape ca niciodată de a avea o mașină care se poate conduce singură, cu mai multe companii care lucrează la proiecte deja pe drumurile publice.

Dar cum funcționează mașinile autonome? Și cât de aproape ești de a-ți îndeplini visele de robo-șofer?

Ce sunt mașinile care se conduc singure?

După cum sugerează și numele, vehiculele autonome (numite și autonome) sunt mașini care se conduc singure. Cel mai mașini moderne cu conducere autonomă cere ca un șofer să fie prezent pentru a prelua în situații de urgență. În afara situațiilor de urgență sau a situațiilor în care mașina începe să acționeze neregulat, ar trebui să se ocupe de cea mai mare parte a conducerii fără nicio formă de intervenție a șoferului.

Cum funcționează mașinile care se conduc singure?

Mașinile cu conducere autonomă folosesc o combinație de senzori și camere pentru a crea o imagine 3D a lumii din jurul lor. Software-ul avansat este apoi utilizat pentru a detecta mașini, oameni și obstacole de pe drum, permițând vehiculului să se conducă singur în siguranță, respectând regulile de circulație.

Multe companii lucrează la această tehnologie, ceea ce înseamnă că există mai multe abordări diferite pentru a face o mașină cu conducere autonomă. Există, de asemenea, diferite niveluri atribuite mașinilor cu conducere autonomă cu diferite caracteristici.

Rezervați și săriți într-un taxi Waymo cu conducere autonomă este una dintre cele mai ușoare modalități de a încerca o mașină care se conduce singur, dar va trebui să fii în Arizona pentru prima ta călătorie Waymo.

Nivelurile mașinilor cu conducere autonomă explicate

Majoritatea mașinilor cu conducere autonomă din lume nu sunt modele complet autonome și se încadrează în șase niveluri de automatizare diferite, fiecare oferind o automatizare mai bună decât precedentul.

• Mașinile de nivel 0 nu au automatizare și necesită un om pentru a îndeplini fiecare sarcină de conducere.
• Mașinile de nivelul 1 au funcții de asistență pentru șofer, cum ar fi controlul vitezei de croazieră, dar este necesar un om pentru a conduce vehiculul.
• Mașinile de nivelul 2 au automatizare parțială. Aceasta înseamnă că pot controla lucruri precum direcția, dar totuși necesită un om pentru a conduce.
• Mașinile de nivelul 3 au automatizare condiționată, permițându-le să reacționeze la mediu pentru a îndeplini sarcinile de conducere.
• Mașinile de nivel 4 au o automatizare ridicată, permițând mașinii să se conducă pe deplin în zonele geo-limitate.
• Mașinile de nivelul 5 au automatizare completă și pot circula pe drumurile publice fără intervenție umană.

Toate primele trei niveluri necesită un om pentru a controla vehiculul în timp ce acesta conduce, în timp ce celelalte trei necesită o interacțiune umană limitată sau nulă. Fiecare nivel de automatizare a vehiculului este o piatră de hotar, dar nivelul cinci este cel mai interesant și este ceea ce multe companii lucrează din greu pentru a atinge.

Hardware-ul din spatele mașinilor autonome

În mod surprinzător, limitările hardware nu reprezintă o problemă majoră în spațiul mașinii cu auto-conducere. În teorie, singurii senzori de care ai nevoie pentru ca o mașină cu conducere autonomă să funcționeze sunt camerele obișnuite, cu procesarea software-ului. Desigur, totuși, este mult mai sigur să folosiți o serie de senzori diferiți pentru a oferi software-ului cât mai multe date posibil.

Cum funcționează LiDAR în mașinile cu conducere autonomă?

Senzorii de detectare și măsurare a luminii, sau LiDAR, măsoară adâncimea pentru a produce un model 3D precis al împrejurimilor unui vehicul cu conducere autonomă. Acest lucru se realizează prin emiterea de milioane de impulsuri laser în fiecare secundă și măsurarea timpului necesar pentru reflectarea fiecărui impuls. Cu cât timpul de reflexie este mai lung, cu atât un obiect este mai departe de senzor.

Acest lucru ajută o mașină cu conducere autonomă să înțeleagă mediul înconjurător și obiectele din jur. Acestea includ clădiri, oameni și animale, precum și tot ce trece vehiculul. Într-o zi senină, LiDAR este tot ce are nevoie o mașină pentru a naviga în mediile aglomerate ale orașului. Totuși, performanța sa scade prin ploaie sau ceață și acesta este motivul pentru care mașinile cu conducere autonomă nu se pot baza pe LiDAR ca singurul lor tip de senzor.

Cum funcționează radarul în mașinile cu conducere autonomă?

Radarul îndeplinește un rol similar cu LiDAR pe vehiculele automate. Totuși, în loc să emită lasere, emite unde radio și măsoară reflexiile de la obiectele din jurul tău. Totuși, scopul este să înțelegem mediul din jurul mașinii.

Senzorii LiDAR au o rezoluție de 10 ori mai mare decât radarul, dar radarul nu este afectat de condițiile meteorologice nefavorabile. Senzorii radar sunt, de asemenea, mai ieftini decât senzorii LiDAR.

Cum funcționează camerele vizuale în mașinile cu conducere autonomă?

Companii precum Waymo de la Google folosesc o combinație de LiDAR, radar și camere obișnuite pentru matricele lor principale de senzori. Tesla, pe de altă parte, a optat să investească pe deplin în camere obișnuite și software avansat pentru a naviga pe drumuri în mod autonom.

Tehnologia de recunoaștere facială există de mult timp, deși este folosită mai ales pe smartphone-uri și soluții avansate de securitate. Cu mașinile cu conducere autonomă, scopul este de a duce acest lucru la următorul nivel, cu recunoașterea obiectelor bazată pe învățarea automată, detectând clădiri, mașini, oameni și orice altceva în jurul vehiculului dvs.

Alți senzori pentru mașini cu auto-conducere

Radarul, LiDAR și camerele obișnuite sunt adesea principalii senzori ai unei mașini cu conducere autonomă, dar unele vehicule au mai mulți. Hardware suplimentar, cum ar fi senzorii cu ultrasunete, oferă mașinii o înțelegere și mai bună a împrejurimilor. Acest lucru face posibil ca mașinile cu conducere autonomă să răspundă la indicii non-vizuale, cum ar fi sunetul sirenelor unei ambulanțe.

Mașină cu conducere autonomă „Brains”

Fie că este vorba despre Tesla, Waymo sau orice alt sistem de mașină cu conducere autonomă, toate aceste vehicule au nevoie de un computer central, sau „creier”, pentru a procesa datele furnizate de senzorii lor. Platforma Drive AGX a Nvidia este un exemplu important în acest sens, dar unii producători auto aleg să dezvolte acest tip de tehnologie în interior.

Software-ul din spatele mașinilor autonome

Crearea unui software funcțional pentru mașini cu conducere autonomă este una dintre cele mai mari provocări cu care se confruntă producătorii. Este relativ ușor să creezi un program care folosește marcajele rutiere și datele de locație pentru a urmări drumurile moderne. Dar ce se întâmplă dacă o altă mașină te oprește sau un animal iese în fugă pe drum?

Drumurile nu sunt locuri previzibile. Software-ul pentru mașini cu conducere autonomă trebuie să fie capabil să reacționeze la o gamă largă de situații diferite, dintre care multe sunt imposibil de preprogramat.

Inteligența artificială și învățarea automată în mașinile cu conducere autonomă

AI se află în centrul industriei de mașini cu conducere autonomă. În esență, vehiculele autonome ca acesta urmăresc să imite creierul uman în timpul conducerii, ceea ce înseamnă că trebuie să fie capabile să ia decizii pe baza unei game uriașe de variabile. Acestea includ intersecții și semne rutiere care fac parte din drum, împreună cu vehicule, oameni și alte obstacole de care un șofer obișnuit ar fi de obicei conștient.

Ar fi mult prea consumator de timp pentru oameni să creeze baze de date și algoritmi care recunosc perfect totul pe drum. În schimb, producători precum Tesla folosesc machine learning pentru a-și antrena algoritmii și a-i îmbunătăți.

Algoritmii de învățare automată găsiți în mașinile cu conducere autonomă trebuie să înceapă cu câteva date de bază, dar o mare parte din învățarea lor se face pe drum. Acesta este ceea ce face atât de crucial ca companiile să își poată testa mașinile pe drumuri reale, dar înseamnă, de asemenea, că mașinile cu conducere autonomă se vor îmbunătăți cu cât conduc mai mult.

Un pieton care iese pe șosea este un caz de testare bun pentru învățarea automată a mașinilor autonome. Mașina are mai multe opțiuni în acest scenariu; poate încerca să viraze în jurul pietonului, să trântească frânele și să încerce să se oprească sau să folosească claxonul pentru a alerta pietonul. Majoritatea mașinilor care se conduc singure vor adopta o abordare activă față de astfel de obstacole, excluzând ultima opțiune.

De aici, trebuie să decidă dacă este cel mai bine să viraze sau să frâneze, luând în considerare lucruri precum viteza, distanța, condițiile meteorologice și o varietate de alți factori de mediu. Dacă virajul ar aduce mașina în calea traficului care se apropie, de exemplu, este probabil să alegeți să folosiți frânele.

Eșecul de a reacționa în mod corespunzător și reușirea să reacționeze în mod corespunzător ajută o mașină cu conducere autonomă să învețe cum să abordeze probleme similare în viitor. În mod ideal, aceste date sunt partajate între mașinile cu conducere autonomă pentru a se asigura că se pot îmbunătăți împreună.

Pe lângă AI, există o mulțime de alte software-uri în culise într-o mașină cu conducere autonomă. Sistemele de cartografiere GPS ajută mașina să navigheze cu precizie pe drumuri, în timp ce sistemele de monitorizare a șoferului asigură că persoana aflată la volan este concentrată, chiar și în modul de conducere autonomă.

Fiecare companie de mașini autonome adoptă o abordare diferită a software-ului, iar acest lucru înseamnă că este rar să fie deschis cu privire la modul în care funcționează instrumentele lor.

Sunt mașinile care se conduc singure în siguranță?

Este corect să punem la îndoială siguranța mașinilor moderne cu conducere autonomă, în special cu lista tot mai mare de decese și răni asociate cu conducerea autonomă. După cum puteți vedea din prevalența sistemelor de monitorizare a conștientizării șoferilor în multe mașini cu conducere autonomă, chiar și producătorii lor știu că nu sunt încă perfecte.

Dar nu acesta este ideea. Mașinile care se conduc singure au încă un drum lung de parcurs. Aceasta înseamnă că fanii mașinilor autonome trebuie să aștepte puțin mai mult pentru a pune mâna pe un vehicul controlat de inteligență artificială care se conduce singur și poate chiar să se poată reface.