Допиваешь кофе, хватаешь ключи, захлопываешь дверь, садишься в автомобиль… и открываешь рабочую почту, просматриваешь письма или зависаешь в ютубе. А в это время машинка сама везет тебя на работу, лавируя в потоке и дисциплинированно пропуская пешеходов на переходе. К такому будущему стремятся разработчики беспилотных автомобилей.
Искусственный водитель
Чтобы автомобиль мог ехать сам, его нужно оснастить кучей сложных датчиков. А чтобы эти приборы работали вместе, их необходимо дополнить программным обеспечением на основе искусственного интеллекта.
Датчики анализируют окружающую обстановку и поставляют информацию о том, что происходит вокруг автомобиля. Базовый набор этих датчиков — стандартный для любого беспилотного автомобиля. Пожалуй, главным сенсором является радар или лидар — прибор, который фактически обеспечивает «зрение» автомобилю, составляя своеобразную карту того, что происходит вокруг него.
Посылая радиосигналы, радар анализирует, как они отражаются от объектов и таким образом создает картинку расположения светофоров, препятствий, других участников дорожного движения. Также он устанавливает их удаленность, скорость и размеры. Однако в условиях очень плохой погоды, на извилистых дорогах и пересеченной местности показания радаров становятся неточными. Для большей информативности радары дополняют видеокамерами для получения визуальной информации.
Лидар — это, по сути, оптический дальномер, который обычно устанавливается на крышу автомобиля. Он измеряет расстояние, излучая свет и замеряя время, за которое отраженный свет возвращается на приемник. Считается, что лидары — это будущее беспилотной технологии, потому что они позволяют фактически построить 3D-карту происходящего вокруг автомобиля и обеспечивают более точное и полное информирование об окружении. Однако стоимость такой технологии — до 75 тысяч долларов — делает ее совершенно неконкурентоспособной. Впрочем, конструкторы ожидают, что уже в скором времени лидары подешевеют: именно это, как считается, приведет к буму беспилотных автомобилей.
Впрочем, инженеры Tesla, например, долгое время считали, что лидары — переоцененная туфта, и для достижения пятого уровня автономности (об уровнях чуть ниже) им достаточно радаров и камер. Однако, похоже, сдались: по крайней мере, на дорогах Флориды заметили Model Y с лазерными датчиками Luminar. Как сообщает Bloomberg, Tesla даже заключила с Luminar договор на тестирование и развитие технологии.
Также беспилотному автомобилю никуда без системы геопозиционирования, одометрии (оценивает преодоленное расстояние по количеству оборотов колеса), гиростабилизатора (оценивает угловые отклонения автомобиля).
Обработкой всей этой информации и непосредственным управлением автомобилем занимается программное обеспечение на основе искусственного интеллекта. Алгоритмы основаны на методе одновременной локализации и построения карт (SLAM) и сопоставляют данные датчиков с загруженными офлайн-картами. SLAM был разработан компанией Waymo (дочкой Google) и в 2017 году выложен в открытый доступ.
Шесть уровней автономности
В 2014 году американское Общество автомобильных инженеров впервые озаботилось упорядочиванием и классификацией систем автономного управления для автомобилей на дорогах общего пользования. Тогда же были предложены уровни автономности. С тех пор критерии уточнялись и дополнялись — последний раз в 2021 году.
Сейчас в классификации 6 уровней автономности. Первые три уровня предполагают, что водитель всегда управляет автомобилем, вне зависимости от того, работают ли дополнительные системы, которые ему помогают. Кроме того, он обязан постоянно следить за ними. На уровнях 3–5 предполагается, что во время работы автономного вождения водитель ничего не делает. Третий уровень означает, что водитель должен включаться в управление, когда это требуется, 4–5 — что автомобиль все делает самостоятельно.
0 уровень. В автомобиль встроены системы, которые предупреждают об опасности или помогают в определенных моментах. Сюда относятся автоматическая система торможения, контроль слепых зон, система предупреждения схода с полосы.
1 уровень. Автомобиль должен быть оснащен системами, помогающими в рулевом управлении или разгоне и торможении. Это системы центрирования в полосе движения или адаптивный круиз-контроль.
2 уровень. Это те же системы, что и на уровне 1, но работающие вместе (обеспечивают одновременно и центрирование в полосе движения, и адаптивный круиз-контроль).
3 уровень. С этого уровня начинаются системы, которые заменяют водителя, а не просто помогают ему. Они обеспечивают управление в строго определенных условиях — в других случаях водитель должен брать контроль на себя. К уровню 3 относится, например, система помощи при движении в пробках.
4 уровень. Более продвинутые системы, чем на 3 уровне. Сюда, например, относятся беспилотные такси и шаттлы, которые могут самостоятельно передвигаться по строго определенному району по заданным маршрутам.
5 уровень. Полная автономность. Автомобиль может передвигаться в любых условиях без участия человека.
Сплошные плюсы?
Беспилотные автомобили — это звучит классно. Для конкретного человека это означает большую доступность личного транспорта (не нужно учиться водить и сдавать на права — а значит, даже ребенок сможет пользоваться «беспилотником»), снижение стресса, возникающего во время вождения, и освобождение времени на другие, более полезные, нежели верчение руля, занятия.
Для общества это означает снижение количества ДТП практически до нуля, ведь искусственный интеллект очень редко ошибается. Себестоимость перевозок также уменьшится: во-первых, не будет затрат на зарплату водителей, во-вторых, компьютер выбирает лучшие маршруты и экономит топливо за счет эффективной работы автомобиля. Разумеется, рынок труда ждут изменения: умрет, например, профессия дальнобойщика. Впрочем, появятся и новые занятия, связанные с обслуживанием беспилотных систем.
Однако для многих людей вождение — это не только обязанность, а еще и удовольствие. Видимо, им будет сильно неуютно на дорогах общего пользования, заполненных строгими и правильными беспилотными автомобилями. Также есть риск того, что в экстренных ситуациях мы не будем знать, что делать. По крайней мере, в авиации широкое внедрение автопилота сработало именно так: пилоты терялись, когда происходила внештатная ситуация и приходилось принимать управление на себя.
Нет сомнения, что беспилотные автомобили сделают нашу жизнь удобнее. Какую цену нам придется за это заплатить, покажет время.