Об авторе: Брэд Тэмплтон — инженер-программист, евангелист робоавтомобилей с 2007 года, работал над Гуглокаром в его ранние годы. Основатель ClariNet, почетный председатель Electronic Frontier Foundation и директор Foresight Institute, основатель факультета в Singularity University.
Часть 1: краткосрочный горизонт
Часть 2: среднесрочный горизонт
Часть 3: долгосрочный горизонт
Долгосрочный горизонт технологий
Тестирование в духе косяка рыб
Чтобы убедить скептиков в безопасности и жизнеспособности роботизированных автомобилей, я считаю, что им нужно пройти что-то вроде того, что я называю тестом «косяка рыб». Если вы когда-нибудь плавали рядом со стайкой рыб и пытались прикоснуться к одной из них, то вы знаете, что это почти невозможно.
Наши машины должны быть такими же умными, как эти рыбы.
На тестовом треке будет двигаться рой машин-роботов. Скептику дадут ключи от обычной машины – спорткара или Хаммера (как он сам предпочтет) и предложат врезаться в одну из машин. Машины-роботы пройдут этот тест, если водитель не сможет врезаться ни в одну их них.
Затем демонстраторы покажут, что вы сами можете ехать внутри этого роя машин-роботов, и ни одна из них в вас не врежется. На самом деле, вы даже не сможете к ним прикоснуться, вне зависимости от того как вы будете ускоряться, тормозить, подрезать их и так далее.
Каким образом эти машины будут с этим справляться? Они должны будут идентифицировать все транспортные средства, людей и объекты на дороге. Они также должны будут предсказывать куда этот человек или транспортное средство могут сместиться при нормальном и нестандартном поведении.
Хаммер скептика будет идентифицирован, после чего будут рассмотрены все возможные траектории, по которым он может двигаться. Роботизированный автомобиль никогда не поставит себя в такое положение, в котором он (даже с его превосходным временем реакции) не сможет избежать ситуации, созданной странным поведением водителя-человека.
При условии очень хорошего времени реакции, это не так уж и сложно. Роботизированный автомобиль, способный заметить, что транспортное средство перед ним тормозит (по стоп-сигналам, или нет) может среагировать в течение нескольких миллисекунд. Человеку требуется порядка 750 мс.
Если автомобиль может среагировать в течение 20 миллисекунд (1/50 секунды) и может тормозить так же, как и машина впереди, то после полного торможения он может сохранить зазор в 3 фута от машины спереди. Не хотелось бы прикидывать настолько точно, но это должно дать вам представление о том, о чем мы говорим. То же самое касается ускорения.
Сложности появляются в случае с интенсивным движением. В таких условиях вы можете знать, что у вас есть возможность затормозить или свернуть, если какое-либо транспортное средство делает внезапный поворот, но если есть другое транспортное средство, преграждающее вам путь, вы можете быть заблокированы, если вы не уверены, что оно тоже будет делать маневр. Для помощи в таких ситуациях будет использоваться надежный протокол, с помощью которого машины смогут делать запросы к другим машинам и узнавать будут ли они поворачивать вместе, либо соблюдать плотное размещение на дороге. Обратите внимание, что транспортному средству не нужно будет использовать этот протокол, чтобы просить другой автомобиль повернуть – цель состоит в том, чтобы знать, что ваш автомобиль может рассчитывать на поворот другого автомобиля, если он увидит, что вы поворачиваете (не то чтобы об этом было вредно говорить по радио).
Конечно, все это именно то, что делают косяки рыб. Каждая рыба знает, что все остальные будут поворачивать вместе с ней. Таковы их инстинкты, и доверие приходит от простого знания, что рядом с тобой твои братья-рыбы. В случае с машинами-роботами, доверие (при необходимости) можно установить с помощью репутации и сертификатов поставщиков. Если у машины рядом с вами нет заключенного соглашения о доверительном и надежном управлении, отдалитесь от нее в сторону. С пешеходами все сложнее. Теоретически пешеход может вступить на дорогу в любой момент (в Калифорнии переходы в неположенном месте незаконны, и технически, если пешеход выходит на дорогу – не только на пешеходном переходе – все автомобили по закону обязаны остановиться. Фактически, этот закон никогда не соблюдается и не применяется).
Однако, по меркам компьютеров, пешеходы двигаются медленно. И покуда у нас не будет очень плотного размещения автомобилей на дороге, машины, как стая рыб, будут оставлять значительные промежутки, чтобы они могли объезжать пешеходов как рыбы вокруг дайвера.
Тогда и скептики могут согласиться с такими машинами на дорогах.
Я писал и более подробный анализ теста рыбного косяка.
Наблюдение за водителями-людьми
По мере совершенствования технологий роботизированных автомобилей, они будут устанавливаться в машины, которые все еще управляются людьми. В десятки, а может быть и сотни тысяч таких автомобилей (по крайней мере, технологии, связанные с датчиками, будут активно задействованы, некоторые из них уже используются для предотвращения аварий).
Информация о вождении и данные с датчиков будут записываться для создания постоянно расширяющегося набора тестовых данных для систем роботизированных автомобилей. машины-робота будет воспроизводить данные с датчиков и принимать решения, и эти решения будут сравниваться тем, что делали водители-люди. Ситуации, в которых машины-роботы будут принимать плохие решения будут исправлены, а если машины справились лучше, то будут исправлены человеческие данные.
Вскоре каждая система роботизированных автомобилей может быть протестирована так, как если бы она прошла через миллиарды миль реального мира, включая множество необычных ситуаций, аварий, всевозможные погодные условия и транспортные проблемы. Наборы тестов будут расти и расти (поскольку будет неправильно просто создавать систему, которая будет проходить фиксированный набор тестов, такие системы всегда следует тестировать на новых наборах). К счастью, водители-люди каждый день будут предоставлять огромное количество новых тестовых данных о своих действиях и ситуациях реального мира.
Наблюдение за водителями
Как только доверие к технологиям повысится, роли сменятся. машины-робота получит контроль над машиной, но человек должен будет следить и находиться в готовности исправить ошибки системы. Все эти данные будут добавляться в тестовые наборы.
Вскоре мы сможем оценивать системы машин-роботов и узнаем, что они могут без ошибок проезжать миллиарды миль, сталкиваясь с условиями реального мира. Это не будет означать, что эти системы идеальны, но мы сможем доверять им управление без постоянного наблюдения.
Со временем тестовый набор будет становиться больше и больше. Когда любая из систем роботизированных автомобилей совершает ошибку, замеченную человеком, все системы таких машин должны иметь возможность проверить как они справляются с ситуацией, вызвавшей ошибку, поэтому каждая ошибка совершается только один раз. Каждая новая обновленная версия ПО будет опыт проезда по миллиардам записанных миль реального мира.
Специальные дорожные полосы для машин-роботов
Хотя я не верю в то, что это практично (разве что как временная мера), мы могли бы увидеть разработку специальных полос для роботизированных автомобилей на автомагистралях. Эти полосы будут аналогичны полосам для автобусов, которые мы видим сегодня. И действительно, такая испытательная полоса была создана в Сан-Диего.
Некоторые ожидают, что на этих полосах будут специальные маркеры для машин-роботов, или закопанные в землю провода, по которым машины смогут ориентироваться. Я не думаю, что это необходимо. Обычных полос с хорошо различимой разметкой будет достаточно для современных технологий.
Скорее, эти полосы могли бы запрещать проезд обычных машин с живыми водителями, пока на них находятся машины-роботы. Это может позволить формировать конвои, которые почти так же хороши как и карпулинг, когда речь идет об эффективности использования топлива.
Подобно полосам для машин с несколькими пассажирами (например, такие есть в Лос-Анджелесе), они могут быть физически изолированы от обычных полос движения, просто чтобы люди чувствовали себя комфортно в первые дни. Конечно, если бы такие дороги были построены, более состоятельные люди бросились бы за машинами, которые будут ездить быстрее, и в которых можно читать или работать во время поездок. Основное препятствие – вопрос цены создания выделенных полос.
Допуск машин-роботов на все полосы шоссе
Как только люди привыкнут к безопасной работе машин-роботов на выделенных полосах движения, для таких машин будут открыты двери других полос с водителями-людьми. Вождение по шоссе – довольно легкая задача по сравнению с вождением по городу. Как и с круиз-контролем, люди будут самостоятельно доезжать до шоссе и включать режим «автопилот». Машины-роботы, вероятно, будут искать другие подобные им автомобили, и ехать конвоем, а если таких машин рядом не окажется, то будут формироваться новые «поезда».
Машины для сна
Еще одним видом первых машин-роботов может быть «машина для сна». Это была бы машина с кроватями вместо сидений, предназначенная для дальних поездок по ночным дорогам на небольших скоростях. Как отмечалось ранее, низкие скорости обеспечивают гораздо лучшую топливную экономичность.
Пользователи таких машин могут всей семьей залезать в них вечером и просыпаться в субботу утром у себя на даче. Вместо отъезда в 16 часов в воскресенье, они будут уезжать в 23 и приезжать домой к 7 утра следующего дня, не теряя полноценную ночь сна.
Такие машины должны быть тихими и ездить очень мягко, и не все могли бы в них спать. Лично я никогда не мог хорошо спать в транспорте. Но у некоторых это отлично получается. Поскольку реализовать ремни для лежачего положения сложно, потребуются другие системы безопасности (стены автомобиля, в котором не очень нужны окна, могут быть надутыми подушками безопасности).
Теоретически, машины для сна можно использовать для поездок на работу, что позволяет тем, кто хочет меньше спать дома, выезжать на работу раньше и досыпать по дороге.
Допуск машин-роботов на улицы
Наконец, великий день наступит в каком-то городе, где-то в мире, где нет боевых действий. Машины-роботы будут допущены на некоторые городские улицы. Сперва они будут ездить под присмотром водителя-человека, готового в любой момент взять на себя управление. Но со временем, если инженеры сделаю свою работу правильно, люди обнаружат, что им не нужно перехватывать управление. Тогда и может начаться будущее городских машин-роботов.
Это может произойти только с ограниченным набором улиц, как пилотный проект. Или роботизированные автомобили могут сначала получить доступ к проезжей части, установленной отдельно для скоростного автобусного транспорта или уличных автомобилей. Возможно, такие машины допустят только на специальные полосы или более медленные улицы. Возможно, людям придется чередовать езду на автопилоте и самостоятельное управление. Сначала такие машины будут иметь привычные средства управления и будут требовать водителя с правами.
В течение какого-то времени.
Ультралегковесные
По мере того, как будут расти показатели безопасности машин-роботов и автомобилей, управляемых людьми, в которых используются технологии предотвращения аварий, люди и органы безопасности должны будут привыкнуть к гораздо более легким транспортным средствам. Они больше не будут чувствовать, что им нужна гигантская стальная клетка для того, чтобы быть в безопасности.
Все это открывает множество интересных возможностей в дизайне транспортных средств и, конечно, это означает более энергоэффективные транспортные средства. Автомобили с одним человеком могут быть больше похожи на электрический трехколесный велосипед из стекловолокна, а не на привычный автомобиль.
Такие транспортные средства могут быть дешевыми и сверхэффективными не только потому что они легче, но и потому что им не требуется большой запас хода, ускорение или скорость – они просто используются для коротких городских поездок (то есть, для большинства поездок).
На картинке справа вы видите Aero-Rider, электрический трицикл, который можно купить уже сегодня. Он производит около 300 БТУ на человеко-милю – в 10 раз лучше автомобиля и в 3-4 раза лучше самых эффективных транзитных систем.
Обратите внимание, что современные сверхлегкие конструкции не являются достаточно стабильными на более высоких скоростях, хотя понижение позиции пассажира, снижение веса аккумулятора и управление компьютером, способное перемещать вес аккумулятора, могут решить эту проблему.
Роботакси
Роботакси, о которых я многое рассказал в основной статье, могут привести к настоящей революции. Они могут выехать на дороги почти сразу, но только для пассажиров с водительскими правами, так как я ожидаю, что такими будут требования ПДД в течение нескольких лет.
Как только машины-роботы смогут перевозить пассажиров, которые не умеют водить, революция роботакси может начаться всерьез.
Иски против водителей
Примерно в это же время я ожидаю, что мы начнем видеть исковые заявления (по судебным делам, связанным с автомобильными авариями, вызванными человеком), поданные по причине того, что водители приняли решение вести машину самостоятельно, а не использовать автопилот.
Все это может быть продолжением предыдущих судебных процессов, которые будут касаться систем предотвращения аварий в автомобилях. Причиной некоторых аварий будут называть нехватку этих систем. Суды должны будут решить что это значит.
Улицы только для машин-роботов
По мере того, как количество машин-роботов увеличивается, а их способность организовывать эффективные перевозки с меньшим образованием заторов становится очевидной, мы увидим толчок к тому, что некоторые улицы будут выделены только для проезда машин-роботов, по крайней мере, в определенное время дня (например, во время массовых поездок на работу).
Рельсы?
Некоторые задаются вопросом: если в мире когда-нибудь будут доминировать машины-роботы, сможем ли мы вернуться к рельсам так, что будут существовать транспортные средства, которые смогут двигаться как по обычным, так и по железным дорогам? Если такие рельсы будут намного дешевле в изготовлении (включая дополнительные расходы на эксплуатацию транспортных средств, способных пользоваться этими рельсами), можно будет увидеть новые дороги (особенно надземные или подземные), которые будут использоваться для спокойных и недорогих поездок. В этом случае рельсы будут использоваться не для того, чтобы избежать использования сложных компьютерных систем, они будут использоваться потому что их дешевле укладывать, чем дорожное полотно.
Зоны только для машин-роботов
Подобно тому, как многие городские районы рассматривают или внедряют налоги на пробки, чтобы ограничить движение в течение дня, мы, вероятно, увидим движение к тому, чтобы разрешить движение по некоторым деловым районам и другим областям, склонным к заторам только для машин-роботов. Живым водителям потребуется специальное разрешение для въезда в такие зоны. Люди могут доезжать до границ таких зон и вызывать роботакси.
Города только для машин-роботов
Через некоторое количество лет я ожидаю, что целые города запретят человеческое вождение или, по крайней мере, не будут его поощрять. Человеческое вождение все еще будет разрешено на сельских дорогах и некоторых трассах, чтобы в течение некоторого времени удовлетворить тех, кто любит спортивное вождение. Также для автоспорта и спортивного вождения должны будут существовать частные трассы.
Вероятный план развития событий
- Технологии машин-роботов продолжат появляться в автомобилях более высокого класса, что позволит сделать их более безопасными и избегать несчастных случаев. Также вождение станет более автоматизированным, например, появится адаптивный круиз-контроль.
- Появятся несколько ограниченных приложений машин-роботов – в таких местах как частные комплексы и парковки.
- Будет выпущена машина, в которой можно отпустить руль в экстренной ситуации – она сможет сделать все возможное, чтобы избежать аварии или уменьшить ее вероятность и вернуться в безопасное состояние. Автомобиль будет поставляться с предупреждением никогда не делать этого намеренно.
- Экспериментаторы будут управлять роботизированными автомобилями на улицах городов – они будут готовы взять на себя управление в случае возникновения проблем. Окажется, что перехватывать управление им так и не потребуется.
- Машины-роботы возьмут верх над водителями-людьми в отношении безопасности, также будут проводиться соревнования по навигации, в которых люди будут соперничать с компьютерами.
- Небольшие и более авторитарные страны (вроде Сингапура или Китая) разрешат проезд машин-роботов на своих улицах. Они также будут освобождены от ответственности по закону.
- Машины-роботы в этих странах продемонстрируют показатели безопасности, превосходящие человеческие в 10 или 100 раз.
- В США усилится давление, вызванное тем, что Америка отстает от внешнего мира в технологиях, которые она использовала впервые. Лоббисты (такие как автопроизводители, матери против пьяного вождения, ассоциация пенсионеров и многие другие) будут добиваться работоспособной системы ответственности.
- Машины-роботы будут разрешены в некоторых городах запада. Их популярность будет расти. В некоторых авариях с участием машин-роботов будут гибнуть люди (в том числе дети). Общественные дебаты будут продолжаться.
- Показатели безопасности приведут к победе, машины-роботы получат широкое распространение и легализацию. Система страхования будет присваивать аналогичные суммы ущерба за столкновения, вызванные деятельностью человека.
Часть 1: краткосрочный горизонт
Часть 2: среднесрочный горизонт
Часть 3: долгосрочный горизонт
Мы, пожалуй, самый сильный в России центр компетенций по разработке автомобильной электроники. Сейчас активно растем и открыли много вакансий (порядка 30, в том числе в регионах), таких как инженер-программист, инженер-конструктор, ведущий инженер-разработчик (DSP-программист) и др.
У нас много интересных задач от автопроизводителей и концернов, двигающих индустрию. Если хотите расти, как специалист, и учиться у лучших, будем рады видеть вас в нашей команде. Также мы готовы делиться экспертизой, самым важным что происходит в automotive. Задавайте нам любые вопросы, ответим, пообсуждаем.
Читать еще полезные статьи:
- Камеры или лазеры
- Автономные автомобили на open source
- McKinsey: переосмысляем софт и архитектуру электроники в automotive
- Очередная война операционок уже идет под капотом автомобилей
- Программный код в автомобиле
- В современном автомобиле строк кода больше чем…
Автор: Itelma
