Čo sú samoriadiace autá a ako fungujú?

Kľúčové poznatky

• Samoriadiace autá využívajú kombináciu senzorov a kamier na vytvorenie 3D obrazu okolitého sveta, čo im umožňuje jazdiť bezpečne bez veľkého zásahu vodiča.
• Samoriadiace autá spadajú pod rôzne úrovne automatizácie, od áut, ktoré vyžadujú človeka, aby vykonával každú úlohu pri riadení, až po autá, ktoré môžu jazdiť po verejných komunikáciách s nulovým ľudským zásahom.
• Softvér auta s vlastným pohonom sa pri rozhodovaní na základe premenných v prostredí do značnej miery spolieha na AI a algoritmy strojového učenia a tieto algoritmy sa zlepšujú s dlhším časom stráveným na ceste.

Ideál na vytvorenie dokonalého samoriadiaceho auta je populárny už od úplných začiatkov automobilov. Po viac ako storočí inovácií a technologických objavov ste bližšie ako kedykoľvek predtým k autu, ktoré dokáže jazdiť samo, pričom niekoľko spoločností už pracuje na projektoch na verejných cestách.

Ako však fungujú samoriadiace autá? A ako blízko ste k dosiahnutiu svojich robo-šoférskych snov?

Čo sú samoriadiace autá?

Ako už názov napovedá, samoriadiace (nazývané aj autonómne) vozidlá sú autá, ktoré samy riadia. Väčšina moderné samoriadiace autá vyžadovať prítomnosť vodiča, aby prevzal riadenie v núdzových situáciách. Okrem mimoriadnych situácií alebo situácií, keď sa auto začne správať nepravidelne, má väčšinu jazdy zvládnuť bez akéhokoľvek zásahu vodiča.

Ako fungujú samoriadiace autá?

Samoriadiace autá využívajú kombináciu senzorov a kamier na vytvorenie 3D obrazu okolitého sveta. Pokročilý softvér sa potom používa na detekciu áut, ľudí a prekážok na ceste, čo umožňuje vozidlu jazdiť bezpečne a dodržiavať pravidlá cestnej premávky.

Mnoho spoločností pracuje na tejto technológii, čo znamená, že existuje niekoľko rôznych prístupov k výrobe samoriadiaceho auta. Existujú aj rôzne úrovne priradené samoriadiacim autám s rôznymi vlastnosťami.

Rezervácia a naskočenie do samoriadiaceho taxíka Waymo je jedným z najjednoduchších spôsobov, ako si na vlastnej koži vyskúšať samoriadiace auto, ale na svoju prvú jazdu Waymo budete musieť byť v Arizone.

Vysvetlenie úrovní samoriadiaceho auta

Väčšina svetových áut s vlastným pohonom nie sú úplne samoriadiace modely a spadajú pod šesť rôznych úrovní automatizácie, z ktorých každá ponúka lepšiu automatizáciu ako tá predchádzajúca.

• Autá úrovne 0 nemajú žiadnu automatizáciu a vyžadujú človeka, aby vykonával každú úlohu riadenia.
• Autá úrovne 1 majú funkcie asistencie vodiča, ako je tempomat, ale na riadenie vozidla je potrebný človek.
• Autá úrovne 2 majú čiastočnú automatizáciu. To znamená, že môžu ovládať veci, ako je riadenie, ale stále vyžadujú, aby šoféroval človek.
• Autá úrovne 3 majú podmienenú automatizáciu, ktorá im umožňuje reagovať na prostredie a vykonávať jazdné úlohy.
• Autá úrovne 4 majú vysokú automatizáciu, ktorá umožňuje, aby sa auto plne samo riadilo v rámci geooplotených oblastí.
• Autá úrovne 5 majú plnú automatizáciu a môžu jazdiť po verejných komunikáciách s nulovým ľudským zásahom.

Všetky prvé tri úrovne vyžadujú, aby vozidlo počas jazdy ovládal človek, zatiaľ čo zvyšné tri vyžadujú obmedzenú alebo nulovú ľudskú interakciu. Každá úroveň automatizácie vozidla je míľnik, ale piata úroveň je najzaujímavejšia a veľa spoločností na nej tvrdo pracuje.

Hardvér za samoriadiacimi autami

Prekvapivo, hardvérové ​​obmedzenia nie sú hlavným problémom v priestore pre auto s vlastným pohonom. Teoreticky, jediné senzory, ktoré potrebujete na to, aby auto s vlastným riadením fungovalo, sú bežné kamery, pričom ťažkú ​​prácu robí softvérové ​​spracovanie. Samozrejme, je oveľa bezpečnejšie použiť rad rôznych senzorov, aby softvér poskytol čo najviac údajov.

Ako funguje LiDAR v samoriadiacich autách?

Senzory na detekciu a meranie svetla (LiDAR) merajú hĺbku a vytvárajú presný 3D model okolia samoriadiaceho vozidla. Dosahuje sa to vyžarovaním miliónov laserových impulzov každú sekundu a meraním času potrebného na odraz každého impulzu. Čím dlhší je čas odrazu, tým ďalej je objekt od snímača.

To pomáha samoriadiacemu autu pochopiť jeho prostredie a okolité predmety. To zahŕňa budovy, ľudí a zvieratá, ako aj všetko ostatné, okolo čoho vozidlo prechádza. Za jasného dňa je LiDAR všetko, čo auto potrebuje na navigáciu v rušnom mestskom prostredí. Jeho výkon však klesá pri daždi alebo hmle, a preto sa autonómne autá nemôžu spoliehať na LiDAR ako na jediný typ snímača.

Ako funguje radar v samoriadiacich autách?

Radar plní podobnú úlohu ako LiDAR na automatizovaných vozidlách. Namiesto vyžarovania laserov však vysiela rádiové vlny a meria odrazy od objektov okolo vás. Cieľom je však stále porozumieť prostrediu okolo auta.

Senzory LiDAR majú rozlíšenie 10-krát väčšie ako radar, ale radar nie je ovplyvnený zlými poveternostnými podmienkami. Radarové senzory sú tiež lacnejšie ako senzory LiDAR.

Ako fungujú vizuálne kamery v samoriadiacich autách?

Spoločnosti ako Waymo od Google používajú pre svoje hlavné senzorové polia kombináciu LiDAR, radaru a bežných kamier. Tesla sa na druhej strane rozhodla plne investovať do bežných kamier a pokročilého softvéru na autonómnu navigáciu po cestách.

Technológia rozpoznávania tváre je tu už dlho, hoci sa väčšinou používa na smartfónoch a pokročilých bezpečnostných riešeniach. S autonómnymi autami je cieľom posunúť túto úroveň na ďalšiu úroveň s rozpoznávaním objektov pomocou strojového učenia, detekciou budov, áut, ľudí a všetkého ostatného okolo vášho vozidla.

Iné autosenzory s vlastným pohonom

Radar, LiDAR a bežné kamery sú často hlavnými senzormi v autonómnom aute, ale niektoré vozidlá majú viac. Dodatočný hardvér, ako sú ultrazvukové senzory, dáva autu ešte väčšie pochopenie okolia. To umožňuje samoriadiacim autám reagovať na nevizuálne podnety, ako je zvuk sirén sanitky.

Samoriadiace auto "mozgy"

Či už je to Tesla, Waymo alebo akýkoľvek iný systém samoriadiaceho auta, všetky tieto vozidlá potrebujú centrálny počítač alebo „mozog“ na spracovanie údajov poskytovaných ich senzormi. Platforma Nvidia Drive AGX je toho popredným príkladom, ale niektorí výrobcovia automobilov sa rozhodli vyvinúť tento typ technológie interne.

Softvér v pozadí samoriadiacich áut

Vytvorenie funkčného softvéru pre samoriadiace autá je jednou z najväčších výziev, ktorým výrobcovia čelia. Je pomerne jednoduché vytvoriť program, ktorý používa dopravné značky a údaje o polohe na sledovanie moderných ciest. Čo sa však stane, ak vás odreže iné auto alebo na cestu vybehne zviera?

Cesty nie sú predvídateľné miesta. Softvér samoriadiaceho auta musí byť schopný reagovať na obrovské množstvo rôznych situácií, z ktorých mnohé nie je možné vopred naprogramovať.

Umelá inteligencia a strojové učenie v samoriadiacich autách

AI je jadrom automobilového priemyslu s vlastným pohonom. Autonómne vozidlá, ako je toto, majú v podstate za cieľ napodobňovať ľudský mozog počas jazdy, čo znamená, že musia byť schopné rozhodovať sa na základe veľkého množstva premenných. To zahŕňa križovatky a dopravné značky, ktoré sú súčasťou cesty, spolu s vozidlami, ľuďmi a inými prekážkami, o ktorých by si bežný vodič zvyčajne uvedomoval.

Pre ľudí by bolo príliš časovo náročné vytvárať databázy a algoritmy, ktoré dokonale rozpoznávajú všetko na ceste. Namiesto toho výrobcovia ako Tesla používajú strojové učenie na trénovanie svojich algoritmov a ich zlepšovanie.

Algoritmy strojového učenia, ktoré sa nachádzajú v autách s vlastným pohonom, musia začať s niektorými základnými údajmi, no veľká časť ich učenia sa vykonáva na ceste. Preto je také dôležité, aby spoločnosti mohli testovať svoje autá na skutočných cestách, no zároveň to znamená, že autonómne autá sa budú zlepšovať, čím viac budú jazdiť.

Chodec vystupujúci na cestu je dobrým testovacím prípadom pre strojové učenie samoriadiaceho auta. Auto má v tomto scenári niekoľko možností; môže sa pokúsiť obísť chodca, dupnúť na brzdy a pokúsiť sa zastaviť alebo použiť klaksón na upozornenie chodca. Väčšina samoriadiacich áut bude k takýmto prekážkam pristupovať aktívne a vylúči poslednú možnosť.

Odtiaľto sa musí rozhodnúť, či je najlepšie odbočiť alebo brzdiť, pričom do toho započítava také veci, ako je rýchlosť, vzdialenosť, poveternostné podmienky a množstvo ďalších environmentálnych faktorov. Ak by napríklad vybočenie priviedlo auto do cesty protiidúcej premávke, je pravdepodobné, že sa rozhodne použiť brzdy.

Nedostatočná a úspešná reakcia pomáha samoriadiacemu autu naučiť sa, ako v budúcnosti riešiť podobné problémy. V ideálnom prípade sú tieto údaje zdieľané medzi autonómnymi autami, aby sa zabezpečilo, že sa môžu spoločne zlepšovať.

Popri AI je v zákulisí samoriadiaceho auta množstvo iného softvéru. Mapovacie systémy GPS pomáhajú vozidlu presne sa pohybovať po cestách, zatiaľ čo systémy monitorovania vodiča zaisťujú, že osoba za volantom je sústredená, a to aj v režime samoriadenia.

Každá automobilka s vlastným pohonom má odlišný prístup k softvéru, čo znamená, že je pre nich zriedkavé, aby boli otvorení o tom, ako fungujú ich nástroje.

Sú samoriadiace autá bezpečné?

Je spravodlivé spochybňovať bezpečnosť moderných samoriadiacich áut, najmä vzhľadom na rastúci zoznam úmrtí a zranení spojených s autonómnym riadením. Ako môžete vidieť na rozšírení systémov monitorovania povedomia vodiča v mnohých autonómnych autách, dokonca aj ich výrobcovia vedia, že ešte nie sú dokonalé.

Ale o to nejde. Samoriadiace autá majú pred sebou ešte dlhú cestu. To znamená, že fanúšikovia autonómnych áut musia počkať o niečo dlhšie, kým dostanú do rúk vozidlo riadené AI, ktoré samo jazdí a môže byť dokonca schopné prebrať sa.