Τι είναι τα αυτοοδηγούμενα αυτοκίνητα και πώς λειτουργούν;

Βασικά Takeaways

• Τα αυτοοδηγούμενα αυτοκίνητα χρησιμοποιούν έναν συνδυασμό αισθητήρων και καμερών για να δημιουργήσουν μια τρισδιάστατη εικόνα του κόσμου γύρω τους, δίνοντάς τους τη δυνατότητα να οδηγούν με ασφάλεια χωρίς μεγάλη παρέμβαση του οδηγού.
• Τα αυτοοδηγούμενα αυτοκίνητα εμπίπτουν σε διαφορετικά επίπεδα αυτοματισμού, που κυμαίνονται από αυτοκίνητα που απαιτούν από έναν άνθρωπο να εκτελεί κάθε οδηγική εργασία έως αυτοκίνητα που μπορούν να οδηγήσουν σε δημόσιους δρόμους με μηδενική ανθρώπινη παρέμβαση.
• Το λογισμικό αυτόνομης οδήγησης βασίζεται σε μεγάλο βαθμό σε αλγόριθμους τεχνητής νοημοσύνης και μηχανικής μάθησης για τη λήψη αποφάσεων με βάση μεταβλητές στο περιβάλλον και αυτοί οι αλγόριθμοι βελτιώνονται με περισσότερο χρόνο στο δρόμο.

Το ιδανικό για τη δημιουργία του τέλειου αυτοοδηγούμενου αυτοκινήτου ήταν δημοφιλές από τις πρώτες μέρες των αυτοκινήτων. Μετά από πάνω από έναν αιώνα καινοτομίας και τεχνολογικών καινοτομιών, είστε πιο κοντά από ποτέ στο να έχετε ένα αυτοκίνητο που να μπορεί να οδηγεί μόνο του, με αρκετές εταιρείες να εργάζονται σε έργα ήδη σε δημόσιους δρόμους.

Πώς λειτουργούν όμως τα αυτόνομα αυτοκίνητα; Και πόσο κοντά είστε στην επίτευξη των ονείρων σας για ρομπο-σοφέρ;

Τι είναι τα αυτοοδηγούμενα αυτοκίνητα;

Όπως υποδηλώνει το όνομα, τα αυτοοδηγούμενα (ονομάζονται επίσης αυτόνομα) οχήματα είναι αυτοκίνητα που οδηγούν μόνα τους. Πλέον σύγχρονα αυτοοδηγούμενα αυτοκίνητα απαιτούν την παρουσία ενός οδηγού για να αναλάβει σε περίπτωση έκτακτης ανάγκης. Εκτός από καταστάσεις έκτακτης ανάγκης ή καταστάσεις όταν το αυτοκίνητο αρχίζει να ενεργεί ακανόνιστα, υποτίθεται ότι χειρίζεται το μεγαλύτερο μέρος της οδήγησης χωρίς καμία μορφή παρέμβασης του οδηγού.

Πώς λειτουργούν τα αυτο-οδηγούμενα αυτοκίνητα;

Τα αυτόνομα αυτοκίνητα χρησιμοποιούν έναν συνδυασμό αισθητήρων και καμερών για να δημιουργήσουν μια τρισδιάστατη εικόνα του κόσμου γύρω τους. Στη συνέχεια, χρησιμοποιείται προηγμένο λογισμικό για τον εντοπισμό αυτοκινήτων, ανθρώπων και εμποδίων στο δρόμο, επιτρέποντας στο όχημα να οδηγεί μόνο του με ασφάλεια ενώ ακολουθεί τους κανόνες του δρόμου.

Πολλές εταιρείες εργάζονται σε αυτήν την τεχνολογία και αυτό σημαίνει ότι υπάρχουν πολλές διαφορετικές προσεγγίσεις για την κατασκευή ενός αυτοοδηγούμενου αυτοκινήτου. Υπάρχουν επίσης διαφορετικά επίπεδα που εκχωρούνται σε αυτοκίνητα αυτόνομης οδήγησης με διαφορετικά χαρακτηριστικά.

Κράτηση και άλμα σε ένα αυτοοδηγούμενο ταξί Waymo είναι ένας από τους ευκολότερους τρόπους για να δοκιμάσετε ένα αυτο-οδηγούμενο αυτοκίνητο για τον εαυτό σας, αλλά θα χρειαστεί να βρίσκεστε στην Αριζόνα για την πρώτη σας βόλτα με το Waymo.

Επεξήγηση των επιπέδων αυτοοδήγησης αυτοκινήτου

Τα περισσότερα από τα αυτοοδηγούμενα αυτοκίνητα στον κόσμο δεν είναι πλήρως αυτόνομα μοντέλα και εμπίπτουν σε έξι διαφορετικά επίπεδα αυτοματισμού, το καθένα από τα οποία προσφέρει καλύτερο αυτοματισμό από το προηγούμενο.

• Τα αυτοκίνητα επιπέδου 0 δεν διαθέτουν αυτοματισμό και απαιτούν έναν άνθρωπο για να εκτελέσει κάθε οδηγική εργασία.
• Τα αυτοκίνητα επιπέδου 1 διαθέτουν λειτουργίες υποβοήθησης οδηγού, όπως cruise control, αλλά απαιτείται άνθρωπος για να οδηγήσει το όχημα.
• Τα αυτοκίνητα επιπέδου 2 διαθέτουν μερικό αυτοματισμό. Αυτό σημαίνει ότι μπορούν να ελέγχουν πράγματα όπως το τιμόνι, αλλά εξακολουθούν να απαιτούν έναν άνθρωπο να οδηγεί.
• Τα αυτοκίνητα επιπέδου 3 διαθέτουν αυτοματισμό υπό όρους, που τους επιτρέπει να αντιδρούν στο περιβάλλον για να εκτελούν εργασίες οδήγησης.
• Τα αυτοκίνητα του επιπέδου 4 διαθέτουν υψηλή αυτοματοποίηση, επιτρέποντας στο αυτοκίνητο να κινείται πλήρως εντός περιφραγμένων περιοχών.
• Τα αυτοκίνητα επιπέδου 5 διαθέτουν πλήρη αυτοματισμό και μπορούν να κινηθούν σε δημόσιους δρόμους με μηδενική ανθρώπινη παρέμβαση.

Τα πρώτα τρία επίπεδα απαιτούν όλα από έναν άνθρωπο να ελέγχει το όχημα ενώ οδηγεί, ενώ τα υπόλοιπα τρία απαιτούν περιορισμένη ή μηδενική ανθρώπινη αλληλεπίδραση. Κάθε επίπεδο αυτοματισμού οχημάτων είναι ένα ορόσημο, αλλά το επίπεδο πέντε είναι το πιο συναρπαστικό και είναι αυτό που πολλές εταιρείες εργάζονται σκληρά για να επιτύχουν.

Το υλικό πίσω από τα αυτο-οδηγούμενα αυτοκίνητα

Παραδόξως, οι περιορισμοί υλικού δεν αποτελούν σημαντικό πρόβλημα στον χώρο του αυτο-οδηγούμενου αυτοκινήτου. Θεωρητικά, οι μόνοι αισθητήρες που χρειάζεστε για να λειτουργήσει ένα αυτοοδηγούμενο αυτοκίνητο είναι οι κανονικές κάμερες, με την επεξεργασία λογισμικού να κάνει τη βαριά ανύψωση. Φυσικά, ωστόσο, είναι πολύ πιο ασφαλές να χρησιμοποιήσετε μια σειρά διαφορετικών αισθητήρων για να δώσετε στο λογισμικό όσο το δυνατόν περισσότερα δεδομένα.

Πώς λειτουργεί το LiDAR σε αυτοοδηγούμενα αυτοκίνητα;

Οι αισθητήρες ανίχνευσης και εμβέλειας φωτός, ή LiDAR, μετρούν το βάθος για να παράγουν ένα ακριβές τρισδιάστατο μοντέλο του περιβάλλοντος χώρου ενός αυτοοδηγούμενου οχήματος. Αυτό επιτυγχάνεται με την εκπομπή εκατομμυρίων παλμών λέιζερ κάθε δευτερόλεπτο και τη μέτρηση του χρόνου που χρειάζεται για να αντανακλά κάθε παλμός. Όσο μεγαλύτερος είναι ο χρόνος ανάκλασης, τόσο πιο μακριά είναι ένα αντικείμενο από τον αισθητήρα.

Αυτό βοηθά ένα αυτοοδηγούμενο αυτοκίνητο να κατανοήσει το περιβάλλον του και τα γύρω αντικείμενα. Αυτό περιλαμβάνει κτίρια, ανθρώπους και ζώα, καθώς και οτιδήποτε άλλο περνά από το όχημα. Σε μια καθαρή μέρα, το LiDAR είναι το μόνο που χρειάζεται ένα αυτοκίνητο για να πλοηγηθεί σε πολυσύχναστα περιβάλλοντα πόλης. Ωστόσο, η απόδοσή του πέφτει μέσα από τη βροχή ή την ομίχλη, και αυτός είναι ο λόγος που τα αυτόνομα αυτοκίνητα δεν μπορούν να βασίζονται στο LiDAR ως τον μοναδικό τύπο αισθητήρα τους.

Πώς λειτουργεί το ραντάρ σε αυτοοδηγούμενα αυτοκίνητα;

Το ραντάρ εκτελεί παρόμοιο ρόλο με το LiDAR σε αυτοματοποιημένα οχήματα. Ωστόσο, αντί να εκπέμπει λέιζερ, εκπέμπει ραδιοκύματα και μετρά τις αντανακλάσεις από αντικείμενα γύρω σας. Ωστόσο, ο στόχος είναι να κατανοήσουμε το περιβάλλον γύρω από το αυτοκίνητο.

Οι αισθητήρες LiDAR έχουν ανάλυση 10 φορές μεγαλύτερη από το ραντάρ, αλλά το ραντάρ δεν επηρεάζεται από κακές καιρικές συνθήκες. Οι αισθητήρες ραντάρ είναι επίσης φθηνότεροι από τους αισθητήρες LiDAR.

Πώς λειτουργούν οι οπτικές κάμερες σε αυτοοδηγούμενα αυτοκίνητα;

Εταιρείες όπως η Waymo της Google χρησιμοποιούν έναν συνδυασμό LiDAR, ραντάρ και κανονικών καμερών για τις κύριες συστοιχίες αισθητήρων τους. Η Tesla, από την άλλη πλευρά, επέλεξε να επενδύσει πλήρως σε κανονικές κάμερες και προηγμένο λογισμικό για την αυτόνομη πλοήγηση στους δρόμους.

Η τεχνολογία αναγνώρισης προσώπου υπάρχει εδώ και πολύ καιρό, αν και χρησιμοποιείται κυρίως σε smartphone και προηγμένες λύσεις ασφαλείας. Με τα αυτόνομα αυτοκίνητα, ο στόχος είναι να το μεταφέρετε στο επόμενο επίπεδο, με την αναγνώριση αντικειμένων με μηχανική μάθηση, την ανίχνευση κτιρίων, αυτοκινήτων, ανθρώπων και οτιδήποτε άλλο γύρω από το όχημά σας.

Άλλοι αισθητήρες αυτοοδηγούμενων αυτοκινήτων

Το ραντάρ, το LiDAR και οι κανονικές κάμερες είναι συχνά οι κύριοι αισθητήρες σε ένα αυτοοδηγούμενο αυτοκίνητο, αλλά ορισμένα οχήματα έχουν περισσότερους. Πρόσθετο υλικό, όπως αισθητήρες υπερήχων, δίνει στο αυτοκίνητο ακόμα μεγαλύτερη κατανόηση του περιβάλλοντός του. Αυτό δίνει τη δυνατότητα στα αυτοοδηγούμενα αυτοκίνητα να ανταποκρίνονται σε μη οπτικές ενδείξεις, όπως ο ήχος από τις σειρήνες ενός ασθενοφόρου.

Αυτοοδηγούμενο αυτοκίνητο "Brains"

Είτε πρόκειται για Tesla, Waymo ή οποιοδήποτε άλλο σύστημα αυτοοδηγούμενων αυτοκινήτων, όλα αυτά τα οχήματα χρειάζονται έναν κεντρικό υπολογιστή ή «εγκέφαλο», για την επεξεργασία των δεδομένων που παρέχουν οι αισθητήρες τους. Η πλατφόρμα Drive AGX της Nvidia είναι ένα κορυφαίο παράδειγμα αυτού, αλλά ορισμένες αυτοκινητοβιομηχανίες επιλέγουν να αναπτύξουν αυτόν τον τύπο τεχνολογίας εσωτερικά.

Το λογισμικό πίσω από τα αυτοοδηγούμενα αυτοκίνητα

Η δημιουργία λειτουργικού λογισμικού αυτοοδηγούμενων αυτοκινήτων είναι μια από τις μεγαλύτερες προκλήσεις που αντιμετωπίζουν οι κατασκευαστές. Είναι σχετικά εύκολο να δημιουργήσετε ένα πρόγραμμα που χρησιμοποιεί οδικές σημάνσεις και δεδομένα τοποθεσίας για να ακολουθεί σύγχρονους δρόμους. Τι θα συμβεί όμως εάν ένα άλλο αυτοκίνητο σας κόψει ή ένα ζώο βγει τρέχοντας στο δρόμο;

Οι δρόμοι δεν είναι προβλέψιμα μέρη. Το λογισμικό αυτόνομης οδήγησης αυτοκινήτου πρέπει να είναι σε θέση να αντιδρά σε μια τεράστια σειρά διαφορετικών καταστάσεων, πολλές από τις οποίες είναι αδύνατο να προ-προγραμματιστούν.

Τεχνητή Νοημοσύνη και Μηχανική Μάθηση σε Αυτοοδηγούμενα Αυτοκίνητα

Η τεχνητή νοημοσύνη βρίσκεται στον πυρήνα της αυτοοδηγούμενης βιομηχανίας αυτοκινήτων. Ουσιαστικά, τέτοια αυτόνομα οχήματα στοχεύουν στη μίμηση του ανθρώπινου εγκεφάλου κατά την οδήγηση, πράγμα που σημαίνει ότι πρέπει να μπορούν να λαμβάνουν αποφάσεις με βάση μια τεράστια γκάμα μεταβλητών. Αυτό περιλαμβάνει διασταυρώσεις και οδικές πινακίδες που αποτελούν μέρος του δρόμου, μαζί με οχήματα, ανθρώπους και άλλα εμπόδια που συνήθως γνωρίζει ένας κανονικός οδηγός.

Θα ήταν πολύ χρονοβόρο για τους ανθρώπους να δημιουργήσουν βάσεις δεδομένων και αλγόριθμους που αναγνωρίζουν τέλεια τα πάντα στο δρόμο. Αντίθετα, κατασκευαστές όπως η Tesla χρησιμοποιούν μηχανική εκμάθηση για να εκπαιδεύσουν τους αλγόριθμούς τους και να τους βελτιώσουν.

Οι αλγόριθμοι μηχανικής μάθησης που βρίσκονται στα αυτόνομα αυτοκίνητα πρέπει να ξεκινούν με κάποια βασικά δεδομένα, αλλά ένα τεράστιο μέρος της εκμάθησής τους γίνεται στο δρόμο. Αυτό είναι που καθιστά τόσο σημαντικό να μπορούν οι εταιρείες να δοκιμάζουν τα αυτοκίνητά τους σε πραγματικούς δρόμους, αλλά σημαίνει επίσης ότι τα αυτόνομα αυτοκίνητα θα γίνονται καλύτερα όσο περισσότερο οδηγούν.

Ένας πεζός που βγαίνει στο δρόμο είναι μια καλή δοκιμαστική περίπτωση για την εκμάθηση μηχανών αυτοοδηγούμενων αυτοκινήτων. Το αυτοκίνητο έχει πολλές επιλογές σε αυτό το σενάριο. μπορεί να επιχειρήσει να στρίψει γύρω από τον πεζό, να πατήσει τα φρένα και να προσπαθήσει να σταματήσει ή να χρησιμοποιήσει την κόρνα για να ειδοποιήσει τον πεζό. Τα περισσότερα αυτοοδηγούμενα αυτοκίνητα θα ακολουθήσουν ενεργή προσέγγιση σε εμπόδια όπως αυτό, αποκλείοντας την τελευταία επιλογή.

Από εδώ, πρέπει να αποφασίσει εάν είναι καλύτερο να στρίβετε ή να φρενάρετε, λαμβάνοντας υπόψη πράγματα όπως η ταχύτητα, η απόσταση, οι καιρικές συνθήκες και μια ποικιλία άλλων περιβαλλοντικών παραγόντων. Εάν, για παράδειγμα, η στροφή οδηγεί το αυτοκίνητο στο μονοπάτι της αντίθετης κυκλοφορίας, είναι πιθανό να επιλέξει να χρησιμοποιήσει τα φρένα.

Η αποτυχία να αντιδράσει σωστά και η σωστή αντίδραση βοηθούν ένα αυτοοδηγούμενο αυτοκίνητο να μάθει πώς να αντιμετωπίζει παρόμοια προβλήματα στο μέλλον. Στην ιδανική περίπτωση, αυτά τα δεδομένα μοιράζονται μεταξύ των αυτοοδηγούμενων αυτοκινήτων για να διασφαλιστεί ότι μπορούν να βελτιωθούν μαζί.

Εκτός από την τεχνητή νοημοσύνη, υπάρχει και πολύ άλλο λογισμικό στα παρασκήνια σε ένα αυτοοδηγούμενο αυτοκίνητο. Τα συστήματα χαρτογράφησης GPS βοηθούν το αυτοκίνητο να πλοηγείται στους δρόμους με ακρίβεια, ενώ τα συστήματα παρακολούθησης του οδηγού διασφαλίζουν ότι το άτομο που βρίσκεται πίσω από το τιμόνι είναι εστιασμένο, ακόμη και σε λειτουργία αυτοοδήγησης.

Κάθε εταιρεία αυτοοδηγούμενων αυτοκινήτων ακολουθεί διαφορετική προσέγγιση στο λογισμικό και αυτό σημαίνει ότι είναι σπάνιο να είναι ανοιχτές σχετικά με τον τρόπο λειτουργίας των εργαλείων τους.

Είναι ασφαλή τα αυτοοδηγούμενα αυτοκίνητα;

Είναι δίκαιο να αμφισβητείται η ασφάλεια των σύγχρονων αυτοοδηγούμενων αυτοκινήτων, ειδικά με τον αυξανόμενο κατάλογο θανάτων και τραυματισμών που σχετίζονται με την αυτόνομη οδήγηση. Όπως μπορείτε να δείτε από την επικράτηση των συστημάτων παρακολούθησης της ευαισθητοποίησης των οδηγών σε πολλά αυτοοδηγούμενα αυτοκίνητα, ακόμη και οι κατασκευαστές τους γνωρίζουν ότι δεν είναι ακόμα τέλεια.

Αλλά δεν είναι αυτό το θέμα. Τα αυτοοδηγούμενα αυτοκίνητα έχουν ακόμη πολύ δρόμο να διανύσουν. Αυτό σημαίνει ότι οι λάτρεις των αυτόνομων αυτοκινήτων πρέπει να περιμένουν λίγο ακόμα για να πάρουν στα χέρια τους ένα όχημα ελεγχόμενο με AI που οδηγεί μόνο του και μπορεί ακόμη και να ανακτήσει τον εαυτό του.