Беспилотные автомобили что это такое
Краткая история развития беспилотных автомобилей
В последнее время буквально каждый день выходит новость, так или иначе, связанная с беспилотными автомобилями. Все крупные автоконцерны активно занимаются разработками робомобилей и технологий для них. У многих людей может возникнуть ложное мнение, что история развития беспилотных транспортных средств берет свое начало в XXI веке. Однако мало кто знает, что первые попытки создания полностью автономного автомобиля были предприняты еще в 1980 году. Например, если зайти в архив статей The New York Times, то по запросу «unmanned vehicles», появится большое количество материала 15 летней давности.
Существуют разные данные, когда точно появились первые полностью автономные транспортные средства. Фактом остается то, что изначально все подобные разработки создавались для военных целей. В начале XX века стали вестись первые исследования в области беспилотных летательных аппаратов. Еще 1916 году Арчибальдом Лоу был создан первый дрон — самолет на радиоуправлении. Во время Первой мировой войны уже активно применялись воздушные торпеды и самоходные немецкие мины.
Впрочем, до середины XX века разработки в области беспилотных технологий носили скорее экспериментальный, чем практический характер, и, так или иначе, без непосредственного участия человека ни одна модель не обходилась. Беспилотные автомобили, как и летающие дроны, вначале были обычными прототипами на дистанционном управлении, и лишь постепенно становились автономными.
От научных экспериментов до робомобилей Google
Первые эксперименты по созданию беспилотной машины датируются началом 1960-х годов. В 1961 году студент Стэнфордского университета Джеймс Адамс в рамках своей научной работы создал прототип самоуправляемой тележки, более известной, как «Стэнфордская тележка».
Самая первая модель управлялась посредством передачи сигнала через кабель. Второй прототип Адамс уже сделал радиоуправляемым. В 1970-х годах математик Джон Маккарти усовершенствовал тележку, оснастив ее системой технического зрения, с помощью которого устройство могло частично автономно двигаться, ориентируясь на белую линию. Тележка также имела несколько камер, дальномер и четыре канала для сбора информации. Более того Маккарти были предприняты попытки создания трехмерного картографирования окружающей обстановки.
В последующие годы основные усилия инженеров в основном были направлены на разработку уже полностью автономного, а не дистанционного управляемого транспорта. На начальных этапах наибольших успехов добились ученые из США, Японии и Германии. Так, по утверждениям независимых экспертов, первый полностью автономный автомобиль удалось создать группе немецких исследователей под руководством пионера робототехники Эрнста Дикманса в 1980 году.
В середине 1990-х годов большой толчок к развитию беспилотных автомобилей дал прорыв в области искусственного интеллекта, нейронных сетей и машинного обучения. В 2004 году прошло первое в мире соревнование с участием роботов-автомобилей DARPA Grand Challenge, а еще спустя шесть лет Google протестировала свои первые робомобили. После этого идею создания беспилотных автомобилей подхватило большинство крупных автомобильных компаний. В настоящее время наиболее крупными игроками в этой сфере являются компании General Motors, Volkswagen, Audi, BMW, Volvo, Nissan, Google, Tesla Motors и другие.
Итоги и перспективы
Как можно наблюдать, большинство технологий, применяемых в современных беспилотных автомобилях (радары, лидары, различные датчики, системы спутниковой навигации, бортовые компьютеры, камеры и т.д.), были созданы еще более 20 лет назад. Тогда почему беспилотные автомобили до сих пор плотно не вошли в нашу жизнь? По сути, на этот вопрос ответил тот же Дикманс в одной из своих работ. Он сказал, что для того, чтобы робомобиль научился делать все то, что умеет делать профессиональный водитель, ему нужно научиться обрабатывать огромный объем информации и адекватно ее применять в сложной дорожной обстановке.
Поэтому, как полагают ученые, чем дольше автомобиль будет находиться в движении, тем он в большей мере будет получать и применять необходимую информацию. Например, в автомобиль Google перед поездкой заранее устанавливаются карты с маршрутами. Но что делать, если автомобилю придется передвигаться по незнакомым маршрутам? В компании пока не могут дать четкий ответ на этот вопрос. На помощь этой и не только проблеме пришли технологии больших данных, с помощью которых беспилотный автомобиль будет получать, и передавать большие объемы актуальной информации. Кроме того, для нормального функционирования робомобилей требуется существенно изменить дорожную инфраструктуру.
Несмотря на все сложности в интеграции беспилотных автомобилей в современную жизнь, существует одно большое преимущество, которое оправдывает все усилия и финансовые затраты. По официальным данным, в дорожно-транспортных происшествиях ежегодно погибает 1,3 млн. человек. Если в ближайшее десятилетие, доля беспилотных автомобилей составит хотя бы 10%, ежедневно удастся избежать тысяч смертей.
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.
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.
Беспилотные автомобили — это как?
Беспилотные автомобили являются реальностью. С помощью них уже осуществляется процесс вождения. Автоматическое управление происходит без участия человека. Сама идея создания такой машины сводится к надёжному передвижению, соблюдению правил безопасности. За счёт такой техники предполагается снизить количество аварий на дорогах, получится избежать ошибок, которые приводят к различным инцидентам.
Во всём мире и в России пользуются услугами этого транспорта. К 2025 году автопилот станет использоваться повсеместно, а в 2030 году планируется массовый выпуск таких автомобилей. Искусственный интеллект сможет взять на себя функции водителя, организовать комфортное движение по определённому маршруту.
Как работают беспилотные автомобили
Беспилотные автомобили самостоятельно производят выбор оптимального движения от одного пункта до другого. Учитывается интенсивность движения, наличие пробок. Вся информация поступает через интернет с помощью специального программного обеспечения. Скорость, торможение, ускорение регулируется.
Машина распознаёт транспортные средства в любую погоду. Она производит движение и выбирает нужную опцию в дождь, снег, ветер. Происходит сканирование знаков дорожного движения, сигнальных огней светофора, которые она тоже замечает. Сканирование осуществляется датчиками и высокоточными картами. Происходит взаимодействие с различными сервисами. Усовершенствованные технологии позволяют определить нужную частоту и проводить движение в соответствии с её показателями.
Принципы работы беспилотного автомобиля сводятся к тому, что:
Практически вся информация находится в Гугл. В ней содержится большое количество разных ситуаций, с которыми сталкивались беспилотные автомобили: пешеходы на проезжей части, инвалидные коляски внезапно показались на дороге. Весь материал фиксируется, запоминается, тестируется и используется.
История беспилотного автомобиля
Появление беспилотных транспортных средств начинается с 30-х годов 20 века. В компании General Motors задумались о создании машин с радиосигналами. Планировалось создать специальные трассы для таких автомобилей, которые бы напоминали скейтбордный рамп. Машинам предстояло бы двигаться по центру, а притяжение вернуло бы их на прежнее место.
В 50 г. проводилось тестирование умного автомобиля Firebird II, в котором имелись датчики. Он осуществлял движение по умной дороге, но так и не получилось сделать автопилот.
Firebird II
В 1961 г. Джеймс Адамс создал тележку, которая управлялась сигналом через кабель, затем её прототип стал радиоуправляемым. В 1970 г. Дж. Маккарти использовал технологию зрения. Техника была оснащена дальномером, камерами.
Немецкие учёные вместе с Эрнстом Дикмансом пошли дальше. Они применили компьютерные технологии. Система была помещена в фургон машины, которая управлялась с помощью вычислительных операций. Автомобиль самостоятельно мог выполнять движения, находить определённые решения. В 1987 г. был запущен проект «Прометей», целью которого было совершенствование беспилотной системы. Уже в середине 19 в. проводились испытания беспилотных автомобилей — VaMP и VITA-2. Они:
В 1995 г. была усовершенствована система. Машины соблюдали дистанцию, могли выбирать среднюю скорость движения. В 2004 г. впервые происходили соревнования среди беспилотников. В 2010 г. появился автомобиль на платформе Google. Машина уже была приближена к современным средствам передвижения. Она была наделена системой Lidar, оснащалась радарами, видеокамерами.
Гуглмобиль отлично принимал решения, свободно мог взаимодействовать на дороге, распознавал дорожные знаки. В 2012-2013 г. появляются беспилотники известных компаний: Audi, Honda, Nissan. Машины развивали приличную скорость и хорошо маневрировали на поворотах. В 2014-2015 г. прошло тестирование системы Drive Me Volvo, и первая 100 % беспилотная технология Tesla Model S зарекомендовала себя на дорогах. В 2016-2017 г. многие известные компании заявили о своих планах.
Беспилотный авто Яндекс
Сервис Яндекс Такси уже завоевал свою популярность среди большого количества людей. Он действует во многих регионах России и занимает лидирующие позиции. Компания постоянно совершенствуется и занимается разработками беспилотных автомобилей. Первое тестирование уже было осуществлено успешно. Пробные поездки производились по заданному маршруту. Прототипы были сделаны на основе Kia Soul, Toyota Prius. Планируется после ряда испытаний создать новые автомобили.
Тесла
Известная компания Tesla изготовила первый электромобиль в 2006 г. Модели, произведённые фирмой, пользуются спросом. Идея создать машину на электричестве пришла Мартину Эберхарду. Он решил изготовить технику, которая бы не уступала по мощности бензиновым аналогам. Инженеру хотелось получить совершенно экологически безопасный автомобиль.
Со временем технологии менялись, совершенствовались модели, проходили значительные изменения, но беспилотное полуавтоматическое автовождение появилось в 2015 г. Autopilot мог ограничивать скорость, мог оставаться на той полосе, на которой двигался, выбирал нужный режим, держал дистанцию. Последние модели оснащены современным программным обеспечением. Cедан Model S способен работать без зарядки 400 км., достигает скорости 200 км. ч.
Беспилотник Google
В 2011 г. в штате Невада был принят закон о разрешении беспилотных автомобилей. Вся система использовала информацию с сервиса Google Street View. Было протестировано несколько машин, в которых не участвовал человек. В результате показатели были положительные. Автомобили не совершили дорожно-транспортное происшествие. Был зафиксирован всего один случай, когда водитель другого транспорта нарушил правила.
В 2014 г. выявились некоторые проблемы у машин:
Авто от Uber
Uber является современным сервисом для заказа такси. Компания заботится о своих клиентах и совершенствует свои услуги. В 2016 г. на дорогах США появился первый автомобиль автоматического управления. Ford Fusion оснастили передовыми системами. Датчики, радары, видеокамеры сенсоры считывали необходимую информацию при движении. Идея состояла в запуске безопасного транспорта.
Компания планирует усовершенствовать свои системы и создать в ближайшее время больше 100 машин с автопилотом. В настоящий момент присутствие человека пока обязательно. Он помогает системе справиться с трудными задачами, происходящими на дороге. Беспилотные автомобили Uber имеют частичную автоматизацию.
Беспилотные грузовые автомобили
Беспилотные грузовики уже не являются открытием. В 2016 г. Mercedes проводила тестирование техники. Было отправлено три тягача. Машины прибыли по назначению из Штутгарта в Голландию. Расстояние составляло более 600 км. Эксперимент удался.
Видео:
Колонна держалась друг от друга на расстоянии 80 метров, уменьшился расход топлива. В 2017 г. британская компания Charge Auto представила свою разработку, которая достаточно быстро собиралась – 4 часа, передвигалась в беспилотном режиме. Российская умная машина «КАМАЗ» тоже находится в поле зрения исследователей. Планируется производство в 2022 г.
Безопасность беспилотников
Эксперты считают, что беспилотники станут в ближайшем будущем основным видом транспорта, так как они способны доставить пассажиров, любой груз по адресу без задержек во времени, а главное, — в полной безопасности. Автомобили:
Техника приспособлена к разным условиям. Она не зависит от общего самочувствия человека. Самостоятельно выбирает маршрут и доставит человека или груз вне зависимости от обстоятельств. Программное обеспечение способно реализовать самые разные задачи, решает сложные ситуации незамедлительно. Это помогает избежать несчастных случаев на дороге. Техника не может уставать, в отличие от человека, поэтому может работать в любое время.
Проблемы и перспективы
Конечно, беспилотный транспорт – это всё же технологии будущего. С помощью них удастся сократить расходы на топливо, получится быстро и безопасно добраться до назначенного места, появится возможность сократить число аварий.
Существуют свои плюсы и минусы. Проблемы беспилотных автомобилей в ближайшее время будут заключаться в их высокой стоимости, в недостаточной изученности и в законодательном регулировании. Необходимо создать условия для эффективного использования транспорта.
Беспилотные системы способны изменить жизнь всего общества. Благодаря автоматическому управлению получится сократить время нахождения в пути. У каждого человека появится возможность отдохнуть во время своего путешествия. Машины станут местом для приятного времяпровождения. Беспилотники помогут сохранить жизнь.