2017/04/20 19:48:46

Автопилот (беспилотный автомобиль)

Автомобильная индустрия претерпевает существенную трансформацию: крупнейшие производители машин совместно с ИТ и телеком разработчиками идут к созданию транспортных средств с возможностью полностью автономного вождения. Тренд уже очевиден – в будущем беспилотный транспорт станет массовым явлением, но на пути к эпохе полностью автономных автомобилей еще предстоит решить массу задач. .

Содержание


Беспилотный автомобиль — транспортное средство, оборудованное системой автоматического управления, которое может передвигаться без участия человека. Автопилот — устройство или программно-аппаратный комплекс, ведущий транспортное средство по определённой, заданной ему траектории. Наиболее часто автопилоты применяются для управления летательными аппаратами (в связи с тем, что полёт чаще всего происходит в пространстве, не содержащем большого количества препятствий), а также для управления транспортными средствами, движущимися по рельсовым путям. Современный автопилот позволяет автоматизировать все этапы полёта или движения и другого транспортного средства.

Общие принципы работы беспилотного автомобиля

Общие принципы работы у всех беспилотных автомобилей примерно одинаковы. Предлагаем ознакомиться с ними на примере автомобиля Toyota Prius в версии Google.

Принцип работы беспилотного автомобиля Toyota Prius в версии Google. Secret-seo.ru

Позже разработчики приходят к идее использовать совместно с указанным оборудованием высокоточные карты. Автономное передвижение только лишь с помощью датчиков требует постоянного сканирование окрестности и, как результат, огромных вычислительных мощностей. Высокоточные карты позволяют автомобилю передвигаться даже по дорогам, не имеющим специальной разметки, а датчики предполагается использовать только для своевременной реакции автомобиля на изменения ситуаций на дорогах (переход дороги пешеходами, обгоны и др.).

Технологии беспилотного автомобиля относятся к классу решений искусственного интеллекта. Подробнее см. Искусственный интеллект (ИИ, Artificial intelligence, AI)

Технология V2X: использование Wi-Fi и сотовых сетей

В автомобили встроено множество сенсоров, таких как камеры и радары. Телематические решения для транспорта предусматривают использование Wi-Fi и технологии сотовой связи в качестве еще одного сенсора. V2X - это использование радиотехнологий в автомобилях для обеспечения активной безопасности. Машина сможет взаимодействовать со всем, что находится вокруг нее[1].

В автомобили, как и в мобильных телефонах, проникают технологии Wi-Fi и сотовой связи. Обычно они используются для подключения мультимедийных систем, но на 2017 год всё чаще с помощью Wi-Fi и мобильной связи создаются точки доступа, чтобы пассажиры могли легко использовать мобильный интернет в пути.

Но еще один случай использования Wi-Fi и мобильной связи заключается в предотвращении аварийных ситуаций.

К недостаткам камер и радаров можно отнести то, что они могут отслеживать ситуацию только в непосредственной близости от машины. Если автомобиль через 100 метров окажется на оживленном перекрестке, то камеры и радарные сенсоры должны видеть других участников дорожного движения прежде, чем устройства предсказать возможность аварии. Подключенные к Wi-Fi или сотовой связи автомобили, выезжающие, например, из-за угла, могут получить достаточный объем информации о местоположении друг друга и заранее изменить маршрут, чтобы избежать столкновения.

Благодаря технологии V2X, подключенные автомобили в скором времени смогут сообщить водителю, что расположено впереди вне его поля зрения. На 2017 год технология самоуправляемых автомобилей развивается настолько быстро, что трудно предсказать технические характеристики машин, которые будут сходить с конвейера к концу следующего десятилетия.

Еще одним преимуществом V2X перед другими сенсорами является ее диапазон. Сотовые и Wi-Fi-передатчики имеют гораздо больший диапазон, что позволяет им отправлять и получать данные намного раньше времени. Диапазон других датчиков примерно составляет от 15 метров (~50 футов) до 75 метров (~250 футов).

Ожидается, что беспроводная связь станет играть гораздо более важную роль, чем в 2017 году. В первую очередь, пассажиры в салоне получат новые сервисы, базирующиеся на доступе в Интернет и определении местоположения, независимо от типа автомобиля: традиционного или которые перемещаются самостоятельно. Однако последний тип машин будет гораздо лучше осведомлен об окружающей обстановке, чем самые высокотехнологичные Tesla или элитные Mercedes Benz, что представлены на рынке сейчас.

Многие автомобили используют радар для предупреждения столкновений, а самоуправляемые автомобили для осуществления навигации по заданным маршрутам полагаются на камеры, радары и лидары (высокоточные датчики на основе отражения света от различных поверхностей). Технология позволит водителям и самоуправляемым автомобилям не только избежать столкновений, но также отправлять и получать все типы данных, чтобы помочь уравновесить городской трафик и сэкономить топливо. Беспроводная «автомобиль-подключенный-ко-всему» технология, также известная по сокращению V2X, получит наибольшее распространение.

Преимущества и недостатки

Преимущества

  • перевозка грузов в опасных зонах, во время природных и техногенных катастроф или военных действий.
  • снижение стоимости транспортировки грузов и людей за счёт экономии на заработной плате водителей.
  • более экономичное потребление топлива и использование дорог за счёт централизованного управления транспортным потоком.
  • экономия времени, ныне затрачиваемого на управление ТС, позволяет заняться более важными делами или отдохнуть.
  • у людей с ослабленным зрением появляется возможность самостоятельно перемещаться на автомобиле.
  • минимизация ДТП, человеческих жертв.
  • повышение пропускной способности дорог за счёт сужения ширины дорожных полос.

Недостатки

  • Ответственность за нанесение ущерба.[2]
  • Утрата возможности самостоятельного вождения автомобиля.[3]
  • Надёжность программного обеспечения.[4]
  • Отсутствие опыта вождения у водителей в критической ситуации.[5]
  • Потеря рабочих мест людьми, чья работа связана с вождением транспортных средств.[6][7]
  • Потеря приватности.[8]
  • Минирование беспилотных автомобилей.[9]
  • Этический вопрос о наиболее приемлемом числе жертв, аналогичный проблеме вагонетки, стоящий перед компьютером автомобиля при неизбежном столкновении.[10][11]

Некоторые системы полагаются на инфраструктурные системы (например, встроенные в дорогу или около неё), но более продвинутые технологии позволяют симулировать присутствие человека на уровне принятия решений о рулении и скорости, благодаря набору камер, сенсоров, радаров и систем спутниковой навигации.

Вызовы на пути к беспилотнику

В начале 2017 года корреспондент TAdviser побывал на Мобильном конгрессе в Барселоне и ознакомился с развитием технологий беспилотных автомобилей.

Коммуникации

На пути к беспилотным автомобилям еще предстоит решить много технологических и юридических задач. Разработчики сходятся во мнении, что одна из ключевых – обеспечить автомобили возможностями высокоскоростного сетевого подключения. Сети пятого поколения рассматриваются как драйвер технологий автономного вождения: они позволят автомобилю максимально оперативно получать информацию и взаимодействовать с другими автомобилями и окружающей его инфраструктурой.

Минимальные задержки передачи информации, которые ожидаются в 5G, являются критическими для беспилотных автомобилей при их массовом использовании. Высокоскоростная связь позволит мгновенно принимать и передавать данные от одного автомобиля к другому. Информация об изменениях в движении одного автомобиля, например, о торможении, позволит сразу же корректировать действия окружающих его машин.

По состоянию на начало 2017 года стандарта связи 5G еще не существует. В его разработке задействованы регуляторы, мировые телеком-компании и производители оборудования. 3GPP (3rd Generation Partnership Project) — организация, утверждающая международные стандарты сотовой связи – планирует полностью завершить работу по тестированию и стандартизации технологий беспроводной связи пятого поколения в 2020 году.

В феврале 2017 года Международный союз электросвязи опубликовал первую версию рабочего черновика спецификации, описывающей сеть 5G. Проект документа устанавливает планку ожидаемой производительности нового стандарта IMT-2020: предполагается, что средняя скорость скачивания в 5G-сетях для пользователей составит 100 мегабит в секунду, а загрузки — 50 Мбит/с. При этом время ожидания не превысит 4 мс (для 4G LTE этот значение составляет около 20 мс).

Сети 5G должны ускорить массовое внедрение технологий беспилотного вождения

Для коммуникации с окружающими объектами также разрабатываются специальные системы, позволяющие автомобилю обмениваться данными с другими объектами. Технология vehicle-to-everything (V2X) по беспроводной связи позволяет автомобилю получать предупреждения о дорожных условиях и приближающихся автомобилях задолго до того, как они появятся в его поле зрения. Для этого и окружающая инфраструктура должна быть «умной». Например, светофоры, дорожная разметка, дорожные знаки.

Разработку интерфейса для систем V2X, которые смогут работать с сетями нового поколения, ведет, например, Qualcomm. В компании рассказывают, что планируют до конца года провести тестирование прототипа в составе конечных устройств в Германии в партнерстве с рядом компаний, в числе которых Ericsson, Audi.

В марте 2017 года руководитель разработки мобильных онлайн-сервисов Volkswagen Николай Раймер (Nikolai Reimer) отмечал, что одна из ключевых задач – обеспечить машины возможностями связи. Этот вопрос компания считает настолько важным, что около трех лет назад даже приобрела европейский центр исследований и разработок Blackberry с командой примерно из 200 инженеров.

На базе этого подразделения Volkswagen теперь развивает центр компетенции по решениям связи для своих автомобилей. Он обеспечивает разработку технологий, которые смогут применяться в подключенных автомобилях в будущем. В их числе – блоки управления связью. Volkswagen рассчитывает в будущем обеспечивать себя ими сам. Николай Раймер считает, что компания должна больше инвестировать в эти разработки.

Всевидящее око

Автономный автомобиль должен знать с точностью до сантиметров, где именно он находится и что находится далее на дороге вне зоны текущей физической видимости. В картографической компании Here (ранее принадлежала Nokia) отмечают, что карты высокой точности – фундаментальный элемент в дополнение к сенсорам и камерам для того, чтобы беспилотный автомобиль мог ориентироваться в окружающей его обстановке.

Карты должны отражать и местоположение автомобиля, и позволять ему знать, что находится дальше, за поворотом, чего не могут обеспечить камеры и сенсоры. Тогда автомобиль сможет выстраивать не реактивную, а проактивную стратегию вождения, говорит Алекс Манган (Alex Mangan), руководитель продуктового маркетинга Here.

Для тестирования своих беспилотных автомобилей Google, например, предварительно сам строит детальные 3D-карты на пилотных маршрутах, учитывающие даже небольшие особенности дорог. Для сбора данных, на основе которых будет строиться карта, сотрудники компании предварительно специально ездят по дорогам. В случае с тестовыми маршрутами это посильная задача, однако, когда требуется создать карты для дорог протяженностью в миллионы километров, она выглядит сложно реализуемой. Особенно с учетом того, что однажды созданные карты необходимо поддерживать и обновлять – картина на дорогах может меняться очень часто.

Автономный автомобиль должен знать, что происходит не только в зоне видимости, но и за поворотом

Упростить создание точных карт для автомобилей может сотрудничество с автопроизводителями: их машины, оснащенные сенсорами и радарами, могут «делиться» получаемой с дорог информацией с разработчиками картографических сервисов. За счет этого карты могли бы обновляться буквально в режиме реального времени.

В феврале 2017 года производитель решений для беспилотных автомобилей Mobileye и BMW объявили о подобном сотрудничестве. Его целью является сбор картографических данных для самоуправляемых машин. Автомобили BMW 2018 модельного года будут оснащаться камерами и софтом MobilEye для сбора информации, необходимой для обновления цифровых карт высокого разрешения.

С целью ускоренного создания и обновления карт BMW и Mobileye будут передавать данные, генерируемые в рамках партнерства, компании Here. Алекс Манган из Here полагает, что индустрия должна объединиться вокруг идеи обмена данными – это может ускорить распространение технологии беспилотного вождения. Помимо BMW, компания планирует договариваться и с другими производителями автомобилей об аналогичной передаче данных, включая Audi и Mercedes.

Безопасность

Киберугрозы – один из вызовов для любых подключенных устройств, включая автомобили. Глава телекоммуникационной компании SoftBank Масаеси Сон (Masayoshi Son) в конце февраля 2017 года приводил данные, что число кибератак на объекты с интернет-подключением выросло в четыре раза в 2016 году по сравнению с 2015 годом.

В случае с автомобилями это особая причина для беспокойства, так как в результате действий злоумышленников могу пострадать люди. Теоретически, хакер может взломать сеть, остановить передачу данных, выключить тормоза или просто остановить машину.

В середине 2015 года, например, специалисты по компьютерной безопасности Центра передовых технологий Uber обнаружили уязвимость в программном обеспечении автомобиля Jeep, благодаря которой смогли осуществить удаленный доступ к некоторым системам автомобиля: кондиционеру, стеклоочистителям, аудиосистеме и тормозам.

« Кибер-инциденты – это проблема для любого автопроизводителя в мире. Это вопрос общественной безопасности, - отмечала ранее Мэри Барра, гендиректор General Motors. »

В компании Argus, специализирующейся на средствах киберзащиты для автомобилей, считают, какой-то единый продукт не может подойти для этих целей: различные решения, предназначенные для разных частей подключенного автомобиля, должны интегрироваться между собой, чтобы была обеспечена полная защита.

Автопроизводители и производители решений для автомобилей инвестируют в развитие этого направления кибербезопасности. Ряд автопроизводителей, включая Tesla, Fiat Chrysler и General Motors, создали специальные программы поощрения лиц, которые сообщат о брешах в безопасности систем своих машин.

Отвечая на запросы рынка, появляется все больше компаний, разрабатывающих специализированные решения для автомобилей. Такое направление появилось, например, и у «Лаборатории Касперского». В 2016 году компания сообщала, что ведет разработку защищенной безопасной операционной системы, которая, в частности, может быть использована для автомобилей.

В 2016 году производитель решений для автомобилей Harman приобрел израильскую технологию кибербезопасности TowerSec для своего защищенного от взлома программного обеспечения. В том же году инвестиции для развития технологий автомобильной киберзащиты получил другой израильский стартап - Karamba Security.

Чья жизнь важнее: водителя или пешехода? Моральная дилемма

Помимо технологических вызовов для перехода к массовому использованию беспилотников предстоит решить и «моральные» вопросы, связанные с принятием решений автопилотом. Например, должна ли она быть спроектирована таким образом, чтобы защищать жизнь водителя любой ценой, даже если в экстренной ситуации для этого необходимо протаранить толпу пешеходов?

Психолог Школе экономики в Тулузе Жан-Франсуа Бонефон (Jean-Francois Bonnefon) и его коллеги говорят[12], люди в целом поддерживают идею, что в критической ситуации автомобиль должен врезаться в стену или еще каким-то образом пожертвовать водителем, чтобы спасти большее число пешеходов. При этом те же самые люди хотят ездить в автомобилях, которые защищают водителя любой ценой, даже если это повлечет смерть пешеходов.

Такой конфликт ставит в сложное положение производителей компьютеризированных автомобилей, отмечает Бонефон. Между автомобилем, который запрограммирован на благо для большинства и который запрограммирован для самозащиты пассажира, покупатели в подавляющем большинстве выберут второе.

Существует много сценариев экстренных ситуаций, когда автомобилю придется сделать выбор, кем пожертвовать

Авторы исследования о социальной дилемме автономных автомобилей, опубликованного в журнале Science в 2016 году, полагают, что в это области есть и другие сложные моральные вопросы. Автономным автомобилям придется в экстренных ситуациях принимать решения, последствия которых заранее нельзя предсказать. Допустимо ли, например, запрограммировать машину на то, чтобы она избежала столкновения с мотоциклистом, врезавшись в стену? Ведь у пассажира автомобиля в этом случае больше шансов выжить, чем у мотоциклиста, который столкнется с автомобилем.

« Автономные автомобили могут произвести революцию в транспортной индустрии, но они ставят социальную и моральную дилемму, которая может затормозить распространение этой технологии, - считает Лиад Рован (Iyad Rahwan), ученый из Университета Калифорнии, один из авторов этого исследования. »

Психолог Курт Грей (Kurt Gray) из Университета Северной Каролины в Чапел-Хил уверен, что можно достигнуть работающих компромиссов. Если беспилотные автомобили и будут запрограммированы защищать пассажира в экстренных ситуациях, число дорожных инцидентов в любом случае снизится. За исключением редких случаев, когда такие автомобили могут представлять опасность для пассажиров, они в любом случае не будут превышать скорость, не будут употреблять алкоголь или набирать текстовые сообщения на ходу, отчего общество, в конечном счете, выиграет.

Мораль искусственного интеллекта — один из самых обсуждаемых вопросов, связанных с наступлением эры роботов. В 2016 году Массачусетский технологический институт (MIT) в США разработал специальный тест, который помогает лучше понять, с какими моральными дилеммами сталкиваются разработчики искусственного интеллекта, а заодно разобраться со своими нравственными ориентирами[13].

Тест очень простой. В нем надо поставить себя на место искусственного интеллекта самоуправляемой машины и выбирать, кем в ДТП можно пожертвовать — пешеходами на перекрестке или пассажирами в автомобиле. Иногда надо выбирать между тем, кого из пешеходов надо задавить, а кого — спасти.

Всего в тесте 13 вопросов. Количество пассажиров и пешеходов в некоторых задачах разное, в некоторых — одинаковое. Кроме того, отличается их возраст, пол, социальное положение. В некоторых вопросах есть домашние животные — они приравнены к другим пассажирам и пешеходам.

Для примера возьмем следующую задачу: в машине сидят женщина и двое детей (мальчик и девочка), а по пешеходному переходу идут женщина и две старушки. Необходимо выбрать, кого из них искусственному интеллекту спасать, а кем — жертвовать.

В конце теста пользователю рассказывают, кем он жертвует чаще всего и как отвечали другие люди, которые прошли тест.

На сайте MIT можно также придумать собственную моральную задачу на основе вопросов теста и посмотреть, какие вопросы поставили другие пользователи.

Законодательство

Помимо технологических вызовов, для перехода к массовому использованию автономных автомобилей предстоит решить множество вопросов на уровне законодательного регулирования. Необходимы нормативные документы, определяющие основные технологические и юридические понятия в данной сфере, регулирование возможностей использования таких технологий в целом, ответственности в случае инцидентов с беспилотными автомобилями и др.

В том или ином виде нормативные документы в этой области уже представлены или разрабатываются в некоторых странах. Особенно продвинулась вперед здесь США. Невада еще в 2011 году стала первым штатом в стране, начавшим регулирование использования автономных транспортных средств на дорогах и вопросов, связанных с их страхованием, безопасностью и тестированием.

Условия передвижения беспилотных автомобилей разной степени свободы теперь уже законодательно закреплены в разных штатах США. В 2015 году губернатор Аризоны, США, подписал приказ, согласно которому беспилотные автомобили в штате регистрируются на тех же условиях, что и обычные машины. Никаких дополнительных требований к автономным машинам не предъявлялось. Кроме того, законы штата не запрещают испытание беспилотных автомобилей на дорогах.

В конце 2016 года губернатор штата Мичиган подписал пакет законов, который напрямую касается сферы беспилотных автомобилей и фактически легализуют их частное и коммерческое использование. Они позволяют продажу серийно выпускаемых беспилотных автомобилей, прошедших сертификацию, при этом автомобилям разрешено выезжать на дороги общего пользования без водителя за рулем и передвигаться в автоколоннах. Кроме того, на территории штата теперь разрешено использовать беспилотное такси.

В Британии в 2016 году начали подготовку поправок в законодательство, которые должны, во-первых, позволить страховать ответственность беспилотных машин, а во-вторых, обновить Дорожный кодекс (свод ПДД Великобритании) с учетом развития автономных транспортных средств.

Беспилотные автомобили в России

Основная статья: Беспилотные автомобили в России

С 2015 года компании в России активно развивают технологии, необходимые для создания беспилотных автомобилей.

Мировой рынок

Основная статья: Беспилотные автомобили (мировой рынок)

Создание полноценного беспилотного автомобиля - один из самых захватывающих вызовов для технологической мысли начала XXI века для компаний по всему миру.

Примечания


Отрасли: Транспорт

TAdviser рекомендует

25 мая, Чт.


Бета
Лидеры по внедрениям ИТ в корпоративном секторе

Добавить: