Автопилот в автомобиле что это такое
Беспилотные автомобили для начинающих
Про беспилотные автомобили постоянно мелькают новости, но что же на самом деле происходит в этой сфере? Как беспилотные автомобили ездят? Кто их производит? Почему они до сих пор не ездят массово по улицам? Попробуем разложить все по полочкам.
Ранняя версия беспилотника Lyft
Что такое беспилотный автомобиль
Это автомобиль, оборудованный системой автоматического управления, способный передвигаться из точки А в точку Б без участия человека.
Как работают беспилотные автомобили
Чтобы приехать в пункт назначения, беспилотный автомобиль должен знать маршрут, понимать окружающую обстановку, соблюдать ПДД и корректно взаимодействовать с пешеходами и другими участниками дорожного движения. Чтобы соответствовать этим требованиям, беспилотник использует следующие технологии:
Уровни автономности
Организация под названием SAE International сделала доброе дело и стандартизировала 5 уровней автономности, которых придерживаются все игроки на рынке:
Ключевые игроки рынка
Большинство автопроизводителей осознали что будущее за беспилотным транспортом и ринулись открывать новые отделы и покупать стартапы. Кроме автопроизводителей в гонке участвует не только множество стартапов, но также и IT-гиганты вроде Google, Яндекс и Apple. Вот самые основные.
General Motors
Waymo (лидер по технологичности)
Самый старый стартап, был основан еще в 2009 году. На данный момент считается самым совершенным беспилотным автомобилем. Оцениваясь в $175 миллиардов (!), Waymo уже проехал суммарно 10 миллионов миль автомобилями Chrysler, Honda и Jaguar. Совсем недавно, Waymo озвучил свои планы докупить еще 62,000 Fiat Chrysler для будущего платного беспилотного такси.
Lyft (сервис такси, конкурент Uber)
В сравнении с агрессивным расширением и маркетингом Uber, подход Lyft более фокусирован. Lyft запартнерился с Aptiv, бывшим когда-то на грани банкротства. Вместе они совершили более 5000 платных поездок на беспилотниках (всего с 20 автомобилями) в Лас-Вегасе. При заказе такси Lyft, пассажир может выбрать беспилотное такси.
Tesla
У Tesla совсем другой взгляд на беспилотное будущее. Илон Маск считает что беспилотник может работать только на одних камерах (ведь человек управляет автомобилем с помощью всего пары глаз), без лидаров. Несмотря на то, что автомобили Tesla обладают функциями автопилота, они все равно топчутся на 3-ем уровне автономности, да и аварий из-за автопилота тоже хватает.
Baidu
Baidu раскачивает локальную китайскую лодку беспилотников с 2014 года. В 2017-ом, анонсировала Apollo, open-source (открытую) платформу для беспилотных автомобилей. Baidu нацелился на массовый выпуск беспилотных автомобилей с 2019 до 2020, но ее шансы пошатнулись после того как ряд AI-специалистов покинули компанию (включая Lu Qi).
Почему так долго?
Waymo был основан в 2009-ом и только сейчас они более-менее готовы для коммерческих поездок (и то в пределах солнечной Калифорнии). То есть спустя почти 10 лет. Почему так долго? Хоть и гонка беспилотных технологий и ускорилась за последние 5 лет, все компании испытывают общие проблемы:
Лидар
Лидар это по сути лазерная установка, которая постоянно крутится и “стреляет” лазером 360 градусов, выдавая расстояние до каждой точки, которую удалось измерить. Вот видео для большей наглядности:
К сожалению, лидар стоит кучу денег (от 500 000р за 1 штуку), а их в беспилотном автомобиле надо много (2–5 штук). Так еще и от него никак не избавиться, ведь только радара и камер не хватит чтобы четко ориентироваться на местности.
Различные компании ведут работы по снижению стоимости лидара и выпуску нового, дешевого твердотельного лидара (без крутящихся элементов), но такие пока продукты еще в разработке.
AI (искусственный интеллект)
Как было сказано выше AI это сердце автомобиля. AI определяет объекты с камер, пытается угадать кто это (собака, человек, автомобиль, дорожный знак и пр.), как поведут себя пешеходы и другие машины. Чтобы такой искусственный интеллект работал, инженеры “скармливают” ему огромные массивы данных, чтобы специальные алгоритмы могли обучаться на этих данных. Чем больше качественных данных на входе, тем лучше алгоритмы будут работать.
Хоть алгоритмы и продвинулись далеко, они все еще глупы как 2-летний ребенок. Яркий пример — инцидент с беспилотником Uber (из-за которого погиб человек), алгоритм не смог распознать человека на дороге (в прочем, как не успел его заметить и водитель). А ведь помимо человека надо “видеть” еще и много других объектов — каждую машину, дорожный знак, светофор, уметь определять полосы движения и много других вещей.
Погодные условия
Будем честны, почти ни один беспилотный автомобиль не умеет нормально ездить в условиях снегопада или сильного дождя. Исключение — университет MIT. Ребята научились ориентироваться по слепкам дорожного полотна под машиной.
Картография
Беспилотникам не подходят простые карты и простая точность GPS (погрешность 3–10 метров), автомобилю нужно понимать где он находится с сантиметровой точностью. Несмотря на то что у беспилотника куча сенсоров, необходимо иметь точную информацию об окружающей местности (геометрию дорожной разметки, границы дороги, ближайшие дорожные знаки и пр). Вся эта информация есть в так называемых HD-картах.
Один из автомобилей Google Street View
Чтобы поддерживать картографию в актуальном состоянии специальные картографические автомобили (спец. автомобиль с камерами и лидарами) должны ездить по улицам и “оцифровывать” их. Таким образом, с появлением гонки беспилотных автомобилей началась и гонка картографии среди таких компаний как Here, TomTom, DeepMap, lvl5, Carmera, Google и прочих. В 21-ом веке данные — это новое золото.
Инфраструктура
Беспилотным автомобилям требуется новая дорожная инфраструктура. И не просто инфраструктура, а умная инфраструктура в которой автомобили могли бы общаться не только с самой инфраструктурой (знаки, светофоры и пр.), но и с другими автомобилями. Вот немного основных терминов:
Например, автомобиль едет по шоссе, а дорожный знак за 300м впереди сам сообщает “я знак такой-то, нахожусь там-то”. Беспилотный автомобиль сможет заранее понимать что впереди и планировать свои действия в соответствии с этой информацией.
Доверие человека
Люди все еще не особо доверяют беспилотным автомобилям. Согласно исследованию Reuters и Ipsos только лишь 38% мужчин и 17% женщин сказали что чувствовали бы себя комфортно в беспилотном автомобиле. Вообщем-то и не удивительно, технология беспилотных автомобилей довольно молодая, люди не успели привыкнуть. Автопроизводителям и стартапам еще предстоит завоевать доверие людей.
Автопилот в автомобиле что это такое
Не для кого не секрет, что все больше производителей автомобилей смотрят в сторону автономного управления транспортом. Появления полностью беспилотной машины лишь вопрос времени. Такие гиганты как Tesla вовсю внедряют автоматическое управление машиной, при помощи компьютера и вскоре мы увидим, как машина самостоятельно смоет передвигаться по любым дорогам и доставлять человека в любую точку на карте, без единого прикосновения приборов управления транспортом.
Для чего же нужен автопилот
Преимущество использования автопилота может быть неоспоримым. Мелочи, на подобии автоматической парковки, были придуманы еще до Tesla и разрекламированы по всему миру. Основными целями автопилота должны быть безопасность и комфорт.
Под комфортом можно подразумевать полное расслабление в дороге, отвлечение от напряженного управления транспортом. Вспомните хотя бы, как тяжело стоять в пробке, где постоянно приходится выдавать алгоритм: газ- тормоз. А теперь представьте себе, каково сидеть в машине, которая сама трогается вместе с потоком и сама останавливается, и все, что Вам необходимо, это указать машине, куда она должна Вас доставить. Машина сама проедет пробку (вероятно даже выстроит маршрут, по которому можно будет объехать затор), сама припаркуется и будет ждать дальнейших указаний!
Что касается безопасности, то не для кого не секрет, что компьютер всегда был и будет стремительнее в принятии решения, чем человеческая реакция. Вспомним, что стоп- сигналы на автомобили стоят не просто так, а потому, что человеческий мозг быстрее воспримет информацию, о том, что идущая впереди машина начинает тормозит при загоревших ярким светом красных огней, чем если бы сигналов не было и мозг не сразу бы воспринял то, что машина замедляет ход и он сейчас идет на сближение. Компьютер же в этом случае еще быстрее, и начать сбавлять ход он может практически мгновенно, как только датчики зафиксируют сокращение дистанции между автомашинами.
Возьмем другую ситуацию. Человек поехал на зеленый сигнал светофора, и будучи уверенным, что у него преимущество, расслабил бдительность и не заметил, как не особо одаренный мозгом водитель, летит на красный свет по перпендикулярной улице. Секунда, и мы видим страшное ДТП, возможно даже со смертельным исходом. А теперь представьте себе, что у машины стоял автопилот. Компьютер не растеряет бдительность и зафиксировав быстро приближающийся автомобиль, притормозит, избежав аварии. Что уж говорить, если бы автопилот стоял у машины, ехавшей на красный, и предположим, что компьютер в принципе не дал бы проехать машине на запрещающий сигнал светофора, и не позволил бы ей разогнаться.
Конечно же, приведенные выше примеры, относятся не только к автопилоту. Современные машины обладают бортовым компьютером, следящим за положением на дороге и помогающем водителю. Но речь идет о перспективе полного автоуправления автомобилем. Почти все сто процентов произошедших ДТП на дорогах, так или иначе связаны с человеческим фактором, и лишь малая толика случаев, связаны с техническими неисправностями авто, случившихся внезапно. Компьютер же сможет минимизировать количество ДТП. Например, по данным из доклада правительства США в 2017 году, автопилот Tesla сократил количество ДТП с участием машин данной марки на 40%. Теперь представьте себе, если автопилоты будут стоять на всех машинах, и будут они куда совершенней нынешних прототипов.
Да, опасение сбоя в электронике имеют место быть. Но техническая неисправность может случиться с любой машиной, что войдет именно в этот малый процент случаев ДТП. Если же сбой произойдет в самом программном обеспечении, то это по существу, опять же человеческий фактор, так как именно разработчики ПО не уследили за недоработкой. Но как бы цинично это не звучало: каждое ДТП, совершенной из- за несовершенства ПО, будет вносить свой вклад в развитие автопилота, так как информация о баге будет отправлена в центр, где его быстро исправят и выкатят обновление на все действующие автопилоты. С человеком же такого проделать не получится. Если водитель проехал на красный свет, нельзя это пофиксить и заставить все других водителей перестать это делать, а автопилот можно!
Думаю, основное предназначение автопилота будет дальня поездка. Как и с авиацией, где автопилот позволяет пилотам хоть немного расслабиться в дальнем перелете, так и с автомобилями. Например, дальнобойщик может хоть немного расслабиться в дальней поездке, что повысит производительность и минимизирует ДТП, случившемся из- за невнимательность, возникающей при переутомлении.
Как бы то ни было, будущее, описанной многими фантастами, неумолимо приближается, и мы стоит у самых его истоков, наблюдая за всем из первых рядов. Уже совсем скоро, мы увидим, как транспорт передвигается по дороге абсолютно без помощи человека. Одним из направлений, над которым работают в настоящий момент, это беспилотный общественный транспорт. Уже можно представлять, как электробусы без водителя и, возможно, без кондуктора будут колесить по городам, развозя его жителей с феноменальной пунктуальностью и безопасностью!
По сути, неразрешенным вопросом остается выявление ответственной стороны, если ДТП все же свершится из- за автопилота. Кто будет возмещать ущерб и отвечать по закону, владелец авто или его разработчик? Пусть этот вопрос решают в правительствах, а мы будем наблюдать и верить, что в будущем, автопилоты будут на столько совершенны, что по их вине не свершится ни одной аварии на дорогах.
Как работает автопилот в машине
У компьютера нет органов чувств в привычном для человека понимании, но все же он «видит» все, что происходит на дороге, как в прямом так и в переносном смысле, а кое в чем, его «зрение» превосходит человеческое. Разберем автопилот на примере все той же машины от Tesla.
По сути автопилот опирается на четыре элемента отслеживания дороги и ситуации на ней. GPS-трекер следит за правильным выполнением все работ других устройств, для избегания некорректных действий. Радар отслеживает другие машины вокруг транспорта, причем на данный момент, ему не помеха погодные условия, такие как ливень, туман и т.п. К тому же радар способен отследить различные объекты сквозь препятствия, например, находящимися за другой машиной. Ультразвуковые сенсоры так же предназначены для фиксации объектов вокруг машины, и к тому же они способны определить плотность данных объектов. На данный момент машины Tesla оснащены 12 такими датчиками по всему периметру машины. Камеры, в количестве 8 штук, размещенные так же по периметру машины, позволяют компьютеры отслеживать все, что происходит вокруг машины на 360°. Так же фронтальная камера определяет разметку на дороге и дорожные знаки!
Центральный компьютер анализирует все полученные данные и на их основе совершает то или иное действие. Например, двигаясь по трассе, водителю достаточно включить поворотник, что бы машина поняла, что нужно перестроиться в другую полосу движения. Но вот перестроится ли она? Вот в чем вопрос! Дело в том, что даже при команде водителя перестроиться в другой ряд, компьютер проанализирует ситуацию вокруг машины и примет решения, безопасно ли перестраиваться в данный момент. Например датчики могут зафиксировать быстрое приближения маши позади на соседнем ряду и компьютер просто откажется выполнять опасный маневр, который может привести к ДТП. Это лишь малое достоинство нынешних автопилотов, но подобных достоинств огромное множество и становится их все больше и в скором времени водителю необязательно будет давать команду на перестроение, а компьютер сам решит, нужно это или нет!
Что мы имеем по итогам
Безусловно, автопилот в машине, это совсем уже ближайшее будущее. Безопасность движения, автопилот повышает в разы. Конечно же, каждый задастся вопросом, доверится ли он бездушной машине, или все же решит сам управлять машиной. Но давайте посмотрим правде в глаза, недоверие компьютеру стоит лишь в ключе собственного авто. Каждый водитель моет заявить, что он побоится отдать управление своим транспортом компьютеру, но он не был бы против, если компьютер управлял машиной, которая только что пролетела на запрещающий сигнал светофора, или так, что только что подрезала его на трассе! Все довольно относительно, и лишь время покажет, друг нам автопилот или еще одна головная боль дорожной полиции!
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.