Co macie na myśli, kiedy wyobrażacie sobie przyszłość? Jeśli odpowiedzią na to pytanie są elektryczne i autonomiczne samochody, to gratulacje – to coś nieuchronnego. Dlatego właśnie rzućmy okiem na to, jak autonomia w samochodach działa.
Ale jak to… bez kierowcy?!
Chociaż powoli ludzie zaczynają rozumieć, jak systemy zastępują kierowców, to ciągle dla wielu może być to istną czarną magią. Jak tu bowiem wymienić człowieka na komputer w tak złożonym scenariuszu, jakim jest jazda samochodem? Ba! Jak to w ogóle możliwe, że tego typu rozwiązanie jest nawet bezpieczniejsze i to w ogromnym stopniu?
Tajemnicą nie jest, że samochód, aby poruszać się po drodze, musi postrzegać jakoś swoje otoczenie i to na wiele, naprawdę wiele sposobów. Stąd właśnie nie tylko wyższa cena tego typu modeli, ale też poziom zaawansowania pod kątem kamer i czujników. Właśnie tak – cała masa sprzętu w samochodzie pozwala mu widzieć to, co my widzimy na pstryknięcie palcem.
DANowy zawrót głowy
Zdecydowanie najprostszym do zrozumienia jest lokalizacja na bazie GPS, czyli tego samego modułu, który znajduje się w Waszym telefonie. Dzięki niemu (i współpracujących satelit hen tam w górze) samochód “wie” gdzie znajduje się na świecie… tyle że nie zawsze wie gdzie dokładnie, bo margines błędu w jego wypadku wynosi nawet kilka metrów. Tutaj właśnie do gry wchodzą czujniki.
Te mogą przyjmować wiele rodzajów – od zwyczajnych kamer cyfrowych, akcelerometrów, żyroskopów, po radary na bazie fal radiowych i kończąc na LiDAR. Zdecydowanie najciekawszymi są te, które rozsiewają nieustannie dookoła samochodu niewidzialne dla ludzkiego oka lasery. Te odbijają się od powierzchni, na które trafiają, wracają do czujnika i tym samym zapewniają mu świetny i dokładny podgląd na otoczenie, odczytując nie tylko dystans, ale nawet kształt poszczególnych elementów.
Jednak podczas gdy radary sprawiają wrażenie czegoś, co przebija wszystko inne, tradycyjne optyczne kamery o wysokiej rozdzielczości dla autonomicznych samochodów są nieocenione. Postrzegają bowiem świat w kolorze, dzięki czemu mogą odróżniać poszczególne znaki i (idąc dalej) potwierdzać informacje zebrane przez radary. W połączeniu wszystkich tych danych samochód otrzymuje pełny obraz 3D otaczającego go świata, co pozwala mu podejmować decyzje.
Na podstawie danych dochodzi do wniosku, czy ten znak przed nim, to znak stopu, czy pierwszeństwa przejazdu. Czy samochód, do którego się zbliża, to niewielki hatchback, czy ogromna ciężarówka, której nie wyprzedzi tak sprawnie. Czy wreszcie to sygnalizacja świetlna, przejście dla pieszych, człowiek, rower, czy motocykl. To jednak dopiero początek.
Samochody autonomiczne mogą mieć czujniki nawet w samych kołach. Tam zwykle trafiają te ultrasoniczne, które pozwalają lepiej rozeznać się w ciasnych miejscach, czy podczas parkowania. Nie brakuje też w nich mikrofonów, aby np. rozpoznać jadący gdzieś w oddali uprzywilejowany pojazd „na sygnale”.
Informacje to nie wszystko
Tak jak my możemy pochłonąć wszystkie książki na świecie i nic z nich nie wyciągnąć, tak samochodowi na niewiele zdadzą się wszystkie te informacje, jeśli nie zacznie ich interpretować. Jak tu jednak wymienić doświadczonego kierowcę, który filtruje i rozumie wszystkie te dane z automatu? To proste – solidnym systemem komputerowym o ogromnej mocy obliczeniowej, który może podejmować decyzje w ułamku sekundy.
Składają się na niego liczne rdzenie, pracujące nad danymi równocześnie, które są ponadto podatne na maszynowe uczenie się. To jeden z odłamów sztucznej inteligencji, dzięki któremu producenci mogą “nauczyć” system na podstawie wielgachnych zbiorów danych wielu kluczowych informacji. Mowa o dokładnym wyglądzie pieszych, samochodów, infrastruktury drogowej, czy samych dróg.
Z czasem w autonomicznych samochodach zagości też wydajny sposób łączności (w domyśle 5G), który sprawi, że te będą komunikować się ze sobą. Dzięki temu zamiast bazować wyłącznie na swoich danych, dany samochód wcześniej będzie wiedział, jak zachowają się otaczające go maszyny na drodze. Oczywiście umówmy się – miną dekady, zanim wymienimy wszystkie samochody na ich nowoczesne odpowiedniki.
Dlaczego 5G, czyli następca 4G? Bo to nic innego, jak superszybki protokół komunikacyjny, który może odegrać kluczową rolę m.in. w przypadku trybu autonomicznego i systemów bezpieczeństwa w samochodach. Jedną z największych zalet 5G jest jej niewielkie opóźnienie.
Podczas gdy reakcję człowieka szacuje się na około 200 milisekund, a opóźnienie 4G wynosi 20 ms, 5G sprowadzi ten czas do zaledwie od 1 do 5 milisekund. To z kolei gwarantuje szybszą reakcję i w rezultacie albo zniwelowanie szansy na wypadek, albo znaczne zmniejszenie jego złych skutków. Jednak bezpieczeństwo, to nie wszystko.
Sieć 5G może rozwinąć to, o czym wspominałem, a więc komunikację między pojazdami oraz otaczającą je infrastrukturą drogową (tak zwana technologia V2V i V2X).
Co oznaczają poziomy autonomii samochodów?
Jak to zwykle w życiu bywa, nie wszystko jest takie proste, a autonomiczna technologia nie jest równa autonomicznej technologii. Nic dziwnego – obecnie nie ma nawet ściśle określonych zasad, jaki samochód można nazwać autonomicznym, a w gruncie rzeczy te już są na naszych ulicach… tyle że ich autonomiczność nie jest aż tak spektakularna. Dlatego właśnie Society of Automotive Engineers stworzyło niegdyś listę poziomów, według której możemy określać, jak bardzo nasz samochód jest autonomiczny.
Na zerowym poziomie sprawa jest prosta – to kierowca odpowiada za wszystko i nie może liczyć na żadną pomoc od systemu w samochodzie. To, że obecne w nim czujniki np. zaczynają piszczeć w chwili, kiedy próbujemy zaparkować na zderzaku innego samochodu wcale nic nie znaczy. Nie ma bowiem autonomiczności, kiedy ciągle wymagana jest akcja od kierowcy.
Spokojnie jednak, bo już od pierwszego poziomu robi się ciekawie. Wymóg, aby samochód można było nim określić? Musi na własną rękę zbierać informacje i samemu wpływać na jazdę. Najlepiej wspomnieć tutaj o systemie wspomagania utrzymywania tego samego pasa jezdni, czy automatycznym zwalnianiu podczas niebezpiecznego zbliżania się do przeszkody, czy innego samochodu na drodze. Jest więc nieźle, ale nie o taką autonomię walczyliśmy!
Na szczęście jej solidne przejawy są już na drugim poziomie, bo z nim samochody mogą jeździć zupełnie same… ale w określonych sytuacjach. Mogą więc samodzielnie dbać o sterowanie i przyspieszanie oraz zwalnianie, choć i tak ciągle wymagają uwagi kierowcy. Przejawy tego widać m.in. w trybach jazdy po autostradzie, czy samodzielnym parkowaniu. Ale, ale – nie zjadajcie paznokci, bo gorąco robi się dopiero tutaj, czyli przy trzecim poziomie.
Z kolei autonomia trzeciego stopnia sprawia, że kierowca może wklepać do systemu swój cel podróży, a samochód ruszy do niego sam! W zupełności… tyle że nie zagwarantuje dowiezienia Was na miejsce w całości. Wymaga bowiem ciągle uwagi kierowcy, który w razie problemów MUSI wkroczyć do akcji, żeby uchronić zarówno siebie, jak i swój samochód (i innych) przed wypadkiem.
Dlatego właśnie producenci zwykle nie zajmują się poziomem trzecim i chcą od razu wskoczyć na czwarty. W nim bowiem również samochód poradzi sobie z dojazdem do wskazanej lokacji, ale jeśli coś niestety pójdzie nie tak (nie będzie w stanie odpowiednio zareagować), to musi zagwarantować, że bezpiecznie wyjdzie z zaistniałej sytuacji. Zwykle sprowadza się to do całkowitego zatrzymania, a nawet zaparkowania samochodu aż do momentu, w którym kontrolę przejmie człowiek. Ten ciągle musi więc być w pogotowiu.
Jak więc możecie się zapewne domyślić, świętym Graalem, do którego obecnie się dąży jest piąty poziom autonomii. Poziom, w którym samochód jest swoim własnym sterem i okrętem. Poziom, w którym gwarantuje pełnię bezpieczeństwa i zapewnia możliwość pełnego zrelaksowania się kierowcy “za kółkiem”. Tak pełnego, że wiele z obecnych konceptów z tym poziomem autonomii pozbywa się nawet kierowcy… bo po co miałaby zajmować miejsce?
Oprócz stuprocentowego zastąpienia człowieka za sterami, samochód na piątym poziomie autonomii ma też być po prostu bezpieczniejszy (przez lepsze rozumienie środowiska na drodze, wyeliminowanie błędu ludzkiego i lepsze czasy reakcji), ale kiedy się go doczekamy na drogach? Tego niestety nie wiemy.
