Как устроены беспилотные автомобили
Беспилотные машины. Часть 1: Что это и зачем?
Так получилось, что я всё больше интересуюсь электромобилями и самоуправлямыми машинами. И в последнее время про них довольно часто пишу. Судя по комментариям, тема цепляет многих.
Итак, первый и главный вопрос — для чего вообще компании занимаются созданием технологий автономных автомобилей?
Первая и главная причина. Снижение смертности в ДТП, спровоцированных ошибками водителей. Только в 2013 году в России на дорогах погибли более 27 тысяч человек, в США — более 32 тысяч. Человеческий фактор обгоняет все технические проблемы вместе взятые (отказали тормоза, заело педаль газа, навигатор направил в пропасть и так далее). Что изменится? В общем случае компьютер будет допускать столько же ошибок по сравнению с человеком, сколько при математических расчётах — то есть нисколько. Да, будут сложные неоднозначные ситуации. Да, будут погибшие в таких машинах. Да, будут заданы юридические, моральные и философские вопросы. Но статистика аварий будет настолько разительной, что все проблемы в итоге решатся.
Вторая важная причина. Парковки. В крупных городах до 30% полезной площади отводится под более-менее удобные парковки. Не самое рациональное использование пространства. Чем помогут машины будущего? В двух словах: самоуправляемая машина довезёт вас прямо до двери, а сама уедет парковаться (или по другим делам) куда-нибудь подальше, чтобы в нужный момент снова появиться у той же двери и забрать вас.
Третья причина. Прагматичное использование автомобиля. Да, многие любят получать удовольствие в движении, и я — не исключение. Но ежедневное однообразное «путешествие» по маршруту Дом—Школа1—Школа2—Офис—Дом — это немного не то же самое, что поездки в новые интересные места. Да, я бы доверил роботу отвезти детей в школу (и себя на работу), а сам бы за этот час сделал что-то полезное.
Четвёртая причина. То, что называется Sharing Economy (экономика совместного потребления). Допустим, среднестатистический человек полчаса добирается из дома на работу, а потом обратно. Машина работает один час в день, то есть 4% времени. 96% времени автомобиль просто стоит и занимает место. Не слишком ли расточительно для сложного дорогостоящего механизма? В большинстве случаев, семья могла бы обойтись одной машиной, которая бы просто более эффективно использовалась (хотя бы на 8%), только для этого она должна уметь сама приехать куда надо. В ещё большей степени это применимо к коммерческой эксплуатации автомобилей (такси, доставка, разнообразные транспортные услуги), но об этом чуть позже.
Пятая причина. Если оглянуться по сторонам, то окажется, что кроме любителей настоящего драйва типа нас с вами, в мире живёт немало людей, которым ездить нужно, но они не могут. Инвалиды, несовершеннолетние, престарелые. Да и просто люди, которые не получают никакого удовольствия от вождения машины, а некоторые и просто делают это через силу. Городской транспорт или такси — далеко не всегда хорошее решение, а иногда невозможное (в маленьких городах, например).
Противники всего этого возмущаются и восклицают — нахрена нам такое будущее с безалкогольным пивом, резиновыми женщинами и самоуправляемыми машинами?
Для начала я вас успокою: в ближайшие несколько лет ничего не изменится. Через 10, а то и через 15 — тоже. Ни в России, ни в Америке. Даже в Калифорнии. Даже вокруг офиса Google через 10 лет будут ездить в основном Сивики, Камри, Фокусы, Приусы и большие пикапы. Почему? Да потому что автомобильный рынок невероятно инертен.
Хороший пример — механическая КПП. «Настоящее чувство автомобиля» не выдержало давления потребностей и желаний массового покупателя. И даже несмотря на очевидное превосходство АКПП, потребовались десятилетия, чтобы «ручка» стала историей. И дальнейший прогресс неостановим. Вчера вы променяли «настоящее чувство лошади» на железную коробку с колёсами, сегодня доверили роботу переключать передачи, завтра доверите всё остальное.
Заполонили ли дороги хотя бы гибридные машины, революционность которых сильно ниже, а польза очевидна? Нет. А ведь первый Приус появился в 1997 году — 18 лет назад! Адаптивный круиз-контроль — предшественник всего того, о чём мы говорили выше. На серийных машинах адаптивный круиз впервые на Мерседесах S-класса и купе CL в 1999 году. Как обстоят дела спустя 16 лет? Это и сегодня — недешёвая опция даже у премиальных машин даже в самых дорогих базовых комплектациях. Такая простая вещь как камера заднего вида («технология» стоимостью в несколько десятков долларов в расчёте на один автомобиль) до сих пор считается «премиальной». В США принят закон об обязательном наличии такой камеры на всех новых автомобилях. Когда? С 2018 года.
Вот примерно такими темпами всё и развивается.
Однако, революция случится. Причём, в обозримом будущем. Почему?
Потому что революцию всегда делает меньшинство.
Вот смотрите — сегодня у всех на слуху Tesla, устроившая электрическую революцию в автопроме. И в наши дни каждый крупный производитель — от Мерседеса до всяких китайских сунь-мунь-лынь — уже выпускает или как минимум заявляет о скором выпуске электрических машин.
С чего вдруг? Да потому что иначе в глазах покупателя ты неактуален и старомоден. А вектор будущего уже определён.
Угрожает ли Tesla напрямую кому-либо из автогигантов? Нет, конечно. Компания продала в 2014 году более 30 тысяч машин. Классно, здорово, молодцы. Но не забывайте, что только Ford за это время продал 500 тысяч одних только пикапов F-серии в одной только Америке! Рыночная доля Теслы на рынке США — 0,0%, во всём мире — 0,0%. И так будет ещё очень долго (возможно, что и всегда). Однако влияние катающихся по городам электромобилей — сущность совсем другого уровня. Какого? Революционного.
То же самое произойдёт и с машинами без водителей.
На сегодняшний день примерно три четверти стоимости транспортных услуг — это человек за рулём (зарплата, страховка), и только четверть — эксплуатация автомобиля (стоимость, обслуживание, топливо, страховка). Уберите из этой формулы человека и вы получите транспортные услуги в 4 раза (!) дешевле. Внедрение самоуправляемых машин радикально изменит рынок, поэтому транспортные компании — первые, кто заинтересован в их внедрении.
Смотрите, благодаря довольно простой оптимизации служб такси (Uber, Яндекс.Такси, GetTaxi, которые заменили собой древние диспетчерские) уже сегодня в некоторых крупных городах выгоднее пользоваться такси, чем иметь свою машину. Более того — буквально за 2-3 года обычное такси стало чем-то из «прошлой жизни».
А теперь представьте, что услуга «доехать из пункта А в пункт Б» становится ещё в 3-4 раза дешевле — то есть экономит человеку деньги (тысячи или даже десятки тысяч рублей в месяц), и одновременно с этим экономит время (можно забыть про парковку, заправку, мойку, сервис и т.д.) Что это?
Элон Маск говорит, что когда-нибудь человеку запретят садиться за руль. Не думаю, что мы с вами до этого доживём. Однако всё движется именно в ту сторону, да.
Это будущее, как и все остальные технологические чудеса, наступит неравномерно — кто-то уже в этом году будет ехать в офис, разбирая в пути электронную почту и составляя план на день. А кто-то этим вечером отправится на свидание с той самой, с которой займётся зачатием человека, который станет покупателем беспилотной машины.
Комментарии 742
Беспилотники, если их будет можно иметь в собственности, — не решение проблемы в принципе. Ну да, на дорогах будет порядок, люди гибнуть почти перестанут.
Но 8% использования данного ресурса — это нонсенс!
Можно попробовать сделать владение беспилотником в крупных городах ОЧЕНЬ дорогим удовольствием, а именно:
— очень дорогие платные парковки ПО ВСЕМУ ГОРОДУ (как на днях один тут из богемы сокрушался, что за сутки стоянки в ЦУМе заплатил 17 т.р. И этого еще мало — надо столько за час делать)
— ПОЛНЫЙ ЗАПРЕТ парковки в остальных местах — в т.ч. во дворах жилых домов, огромные штрафы за нарушение
— очень дорогая аренда площадей под корпоративные паркинги
— высокая стоимость самих авто для личного использования (в т.ч. гигантские транспортные налоги)
И одновременно:
— высокая конкуренция коммерческих перевозчиков (сейчас это практически имеет место), но закрепленная законодательно
— низкие цены на такси, сравнимые с общественным транспортом (и это сейчас имеет место, а с беспилотниками будет еще дешевле), высокая доступность такси в наиболее востребованные периоды времени
— гибкость конфигурации такси, трансформация авто с возможностью разделения на зоны (когда едут в одном авто посторонние люди) или объединения (например, при перевозке семьи, друзей, коллег) — по желанию клиента.
По идее, перечень мероприятий должен привести к массовой пересадке людей на такси. И основная масса пересядет.
Но понторезов это только подстегнет — иметь недостижимое будет признаком мегаэлиты, они последние штаны с себя будут снимать, но покупать себе авто. И вносить в них модификацию для возможности порулить. И эти придурки будут основной причиной смертности на дороге, как сейчас пьяные.
Поэтому думаю, надо не мудря просто законодательно запретить частное владение механическими транспортными средствами. Также запрет владения авто разным там ИП и пр., что аналогично первому варианту. С уголовной ответственностью за нарушение.
В итоге появятся услуги аренды коммерческих (а по факту персональных) авто в исключительное пользование. Но здесь другое дело — фирма будет отвечать полностью за свое детище, его техническую пригодность.
Я мечтаю жить в городе где запрещены обычные автомобили. Есть только автопилоты на электротяге. Почему? В городе дышать нечем, постоянные пробки из за ДТП, с парковкой постоянные проблемы, драки водителей из за того что кто то подрезал. Все эти насущные проблемы решат Автопилоты.
P.S. Мои ДТП и опасные ситуации случаются чаще утром. Из за того что не выспался. А так я буду ехать и спать. Что может быть лучше?
Будущее рядом. Но доверия к таким с позволения сказать приборам не испытываю.
Очень интересные перспективы, но у нас думаю не скоро такое станет повсеместным явлением.
У нас ещё на жигулях и москвичах ездят, а не на авто с ИИ.
Беспилотная машина это как женщина без пилотки)))
Смертности меньше не станет не обольщайтесь. Как бы не наоборот
Как работает беспилотный автомобиль
Беспилотное вождение не такое далекое будущее, как нам казалось. Уже к 2025 году автомобили на автопилоте перестанут быть чем-то из ряда вон выходящим на городских улицах, а в 2030 г. планируется их массовое производство. Но мы до сих пор слабо представляем, как работает беспилотный автомобиль. В этой статье мы подробно ответим на этот вопрос.
Что умеет беспилот?
Он умеет очень многое из того, что недоступно классическим машинам.
Пока спектр функций можно считать ограниченным, ведь в планах разработчиков усовершенствовать систему таким образом, чтобы беспилот мог молниеносно реагировать на изменения на автострадах и тем самым избегать ДТП.
Какие уровни автономности беспилотов существуют?
Видео работы беспилотного автомобиля Яндекс на тестовом полигоне в Ступино
Принципы работы беспилотного автомобиля
Рассмотреть как работает беспилот можно на примере автомобиля Toyota Prius, который тестировали инженеры и программисты Google. Постоянное сканирование местности с помощью датчиков: лидаров (лазерных радаров), камер, радаров и высокоточные карты – обязательные условия автономного передвижения транспортного средства. Система беспилотного авто взаимодействует с сервисом Street View, который дает панорамный вид на улицы города с высоты 2,5 м.
Лидары Velodyne на крыше беспилота.
Основные системы, которые обеспечивают автономное передвижение:
В России одним из лидеров разработки беспилотных автомобилей стала компания Яндекс. Читайте подробный материал о том как устроен беспилот Яндекса.
В багажнике беспилотного автомобиля не столь интересно, однако свободного места для мешка картошки здесь нет. Железная составляющая Google-автопилота включает:
Алгоритм работы беспилотного авто
1) С помощью лидара генерируется объемная карта местности, а управляющий компьютер соединяет ее с теми данными, которые содержатся в памяти.
2) На основе полученной информации от радаров, камеры и сенсоров специальный алгоритм оценивает ситуацию на дороге и учитывает поведение других участников движения.
3) Компьютер определяет траекторию движения беспилота, а также реагирует на ситуацию на дороге: движение других автомобилей, жесты полицейского, идущий впереди школьный автобус, пешеходы, гололед на трассе и множество других факторов.
Инновации Google: непрерывное обучение
Автоматизированные машины учатся очень быстро благодаря тому, что вся полученная информация и практический опыт передаются в базу данных Google и пользоваться ею могут все авто. В базе данных есть огромное количество сценариев, которые встречаются в реальной жизни: неуправляемая инвалидная коляска на дороге, внезапно выскочивший на проезжую часть пешеход и т.д.
Но есть и нестандартные ситуации. Например, при тестировании беспилотника Google на дороге девушка в кресле для инвалидов гонялась за птицей. Естественно, сценария такого плана в базе данных не было, но компьютер все равно затормозил. И не потому, что на дороге была птица – иначе машине пришлось бы тормозить при виде каждого голубя. Чтобы беспилотник правильно реагировал на такие необычные ситуации, инженерам приходится постоянно совершенствовать систему управления.
«Очеловечивание» работы беспилотного авто
Интерьер и салон беспилота Mercedes F015.
В будущем компьютер беспилотного авто можно будет синхронизировать с ежедневником и календарем. Пользователю даже не придется указывать место назначения – машина сама отвезет на деловую встречу или домой, если в календаре нет планов.
Лидеры разработки беспилотных технологий в России
В России лидерами разработки автономных машин и систем являются компании Яндекс и Cognitive Technologies.
Лидеры разработки беспилотов в мире
Эра беспилотных автомобилей уже не за горами, через несколько лет они преодолеют все трудности – юридические, экономические, этические – на пути к тотальному господству на дорогах. Они уже признаны в два раза безопаснее транспортных средств под управлением человека, а с развитием технологий их компьютерный «разум» сможет полностью заменить водителей.
Как ездят беспилотники и так ли они надежны, как говорят
1. Как работает автономный автомобиль?
Автономные автомобили могут передвигаться самостоятельно благодаря специальному программному обеспечению и сенсорам. Работа различных узлов автомобиля — поворачивание руля, смена передач, управление газом и тормозом — всем управляет софт. Сенсоры же собирают информацию об окружающем мире, на основе которой и строятся действия автомобиля. Сенсоры, которые используют большинство производителей, — камеры, лидары и радары. Радар обнаруживает объект и определяет его скорость на расстоянии до 300 м. Лидар сканирует пространство с помощью лазерных лучей, которые отражаются от объектов и создают трехмерную картину окружающей среды. Камера помогает подробно рассмотреть объекты, определить их тип и «увидеть» дорожный знак или сигнал светофора.
Перемещение автомобиля из точки А в точку Б можно разделить на несколько подзадач.
2. Автономным можно сделать любой автомобиль?
Компании, занимающиеся разработкой автономных автомобилей, зачастую выбирают модели с технологией Drive-by-Wire — цифрового управления акселератором, тормозами и рулем по CAN-шине (Controller Area Network — система, к которой подсоединены исполнительные устройства и датчики). В остальном ограничений по внедрению системы беспилотного управления нет: ее можно установить даже на автомобиль с ручной КПП, просто потребуется больше доработок.
3. Автономная машина намного дороже в производстве, чем обычный автомобиль. Разве компаниям выгодно налаживать массовый выпуск автономного транспорта?
Автономный автомобиль по своему функционалу схож с обычным автомобилем вместе с водителем, и оплату работы водителя стоит учитывать при таком сравнении. Уже на данном этапе стоимость обвеса некоторых автономных автомобилей (ПО+сенсоры) сопоставима с зарплатой двух водителей такси на протяжении трех лет.
Кроме того, с развитием индустрии стоимость автономного автомобиля снижается, а технологии при этом становятся все более продвинутыми. Например, за три года с начала разработок прототип автомобиля «Яндекса» подешевел практически в два раза — с 9,5 млн до почти 5 млн руб. — и одновременно с этим получил много технических усовершенствований. Это похоже на то, как развивался рынок смартфонов: первые мобильные телефоны в начале 1990-х отличались очень скромным функционалом и высокой ценой. Сегодня смартфоны перестали быть предметом роскоши и умеют уже гораздо больше, чем просто совершать звонки.
Значительная часть затрат разработчиков автономных автомобилей пока связана с покупкой лидаров. Еще несколько лет назад единственным крупным производителем лидаров была компания Velodyne. Но если раньше лидары были нишевым продуктом, то с развитием технологий автономного вождения спрос на них начал расти, а цена — снижаться. Сегодня эти сенсоры используют Waymo (Google), «Яндекс», Baidu, Uber, General Motors, Argo AI (Ford), Aurora (Amazon), Mercedes Benz, Bosh, Zoox, Lyft, Aptiv, Pony.ai и многие другие. Некоторые разработчики автономных автомобилей приобрели стартапы, занимающиеся производством лидаров. Две компании — «Яндекс» и Waymo — создают лидары сами. Лидары «Яндекса» пока существуют в виде прототипов, но уже на этапе штучного производства они дешевле рыночных аналогов на 50%. А массовое производство позволит снизить стоимость еще на 50%.
4. Нужна ли специальная инфраструктура для работы автономного автомобиля?
Большинство производителей создают автономные автомобили, способные ездить в тех же условиях, что и обычная машина с человеком за рулем. Например, для того чтобы беспилотник передвигался по дорогам общего пользования, ему не нужны умные светофоры с радиосигналом, передающие данные транспортным средствам. Автомобили способны сами идентифицировать сигнал светофора при помощи камер. Конечно, совершенствование дорожной инфраструктуры даст новые возможности, но это не является обязательным условием для массового вывода автономных автомобилей на дороги.
5. Нужен ли для работы автономного автомобиля интернет? Что будет, если соединение прервется?
Чаще всего производители беспилотных автомобилей не завязывают работу технологии на наличие постоянного интернет-соединения. Даже надежный и быстрый интернет не дает гарантии, что не случится потери связи — а это абсолютно недопустимо во время движения автомобиля. В автономных машинах подавляющего большинства компаний все вычисления осуществляются прямо на борту.
6. Требуется ли для автономного автомобиля GPS? Что произойдет, если оборвется сигнал от спутника?
Глобальные системы позиционирования дают очень неточные данные. Их погрешность может составлять несколько метров или даже десятков метров. Особенно это касается городской среды: здесь на сигнал от спутника сильно влияют погодные условия, застройка, деревья. При этом именно в городе в условиях интенсивного трафика важно точно понимать, где сейчас находится автомобиль. Беспилотники чаще всего принимают сигнал этих систем, но не используют его как основной источник информации о местоположении. Для определения точных координат автомобиля активно используются данные с сенсоров, которые сопоставляются с уже загруженными в машину высокоточными картами.
7. Как автономный автомобиль поймет, куда ехать, если на дороге не будет разметки?
Беспилотники большинства производителей для ориентации в пространстве используют высокоточные 3D-карты. Они уже загружены в автомобиль и содержат информацию о дорожной разметке, светофорах и знаках. Данные, которые поступают с сенсоров, сопоставляются с этими картами, поэтому автомобиль точно понимает, где он находится и как в этом месте организовано движение. В реальности разметка может стереться или оказаться под снегом — это не помешает автомобилю ориентироваться в пространстве.
После прочтения этого материала вам будет проще смотреть наше видео про беспилотные автомобили.
Почему мы до сих пор не пересели на автономный транспорт, как работают «умные» машины, насколько безопасен автопилот и каково это — проехаться на беспилотнике по московским дорогам, рассказываем на нашем YouTube-канале «Индустрия 4.0».
Как устроены беспилотные машины? Подробно изучаем автомобили будущего
В середине прошлого столетия люди были уверены, что к 2000 году автомобили будут летать, а на смену бензину придет более эффективное топливо (ядерное, например). Но вот уже пятая часть ХХI века ушла в историю, а мы все еще передвигаемся на машинах по земле и по-прежнему заливаем в них нефтепродукты. Сегодня ученые более сдержанно смотрят в будущее. О летающих транспортных средствах позабыли, и ближайшими главами в автомобильной истории принято считать электрокары и беспилотники. В мире над автомобильным автопилотом сейчас работает несколько десятков компаний. Одна из лидирующих в этом сегменте — российская «Яндекс». Кстати, часть команды этого IT-гиганта трудится в Минске. Белорусы, в частности, работают над алгоритмами поведения машины при отработке различных сценариев. Onliner пообщался с руководителем пресс-службы подразделения беспилотных автомобилей «Яндекса» Юлией Швейко и узнал, на каком этапе находится проект и где уже сегодня любой желающий может проехать по дорогам общего пользования на машине с пустым водительским креслом.
Как все начиналось?
Началось все в 2017 году, когда буквально десяток сотрудников «Яндекса» принялся развивать направление беспилотных автомобилей на базе подразделения «Яндекс.Такси». Сейчас в данном направлении трудится несколько сотен человек, а кроме России тесты беспилотников компания проводит в США и Израиле. Но вернемся к весне 2017-го. Именно тогда первые прототипы автономных машин «Яндекса» проехали по закрытому полигону. Автомобили умели самостоятельно разгоняться, тормозить и объезжать препятствия. На тот момент у компании было всего два прототипа: один на базе Kia Soul, другой — на базе Toyota Prius. Впоследствии было решено работать с «Приусами», и сейчас практически весь автопарк подразделения состоит из этих гибридов.
— Разрабатывать систему автопилота проще на базе машин, в которых есть так называемая система управления drive-by-wire, когда все управляющие блоки контролируются электронными командами без необходимости механического воздействия. Как управление с джойстика. В этом плане Toyota Prius оказалась наиболее подходящей, — отметила Юлия.
В декабре 2017 года беспилотники «Яндекса» впервые выехали на дороги Москвы. Прототипы колесили возле офиса компании, но уже по реальным дорогам вместе с другими участниками движения — пешеходами и автомобилями. Первые демонстрационные заезды с посторонними людьми в салоне прошли в мае 2018-го на ежегодной конференции «Яндекса». Все проходило на закрытой площадке возле «ВТБ Арены» в Москве. Посетителям мероприятия предоставили одну автономную машину, хотя желающих прикоснуться к «беспилотному будущему» было много — выстроилась очередь. В августе 2018 года демозаезды прошли в рамках Московского автосалона. Тогда уже беспилотников было больше и закрытая площадка имела более сложную конфигурацию — с перекрестками, имитацией пешеходов и других автомобилей.
Иннополис
Особую строчку в истории беспилотников «Яндекса» занимает город Иннополис (РФ, Татарстан). Здесь начались первые в Европе (а может, и в мире) испытания полностью автономных такси. Жители или гости города могут через обычное приложение «Яндекс.Такси» вызвать беспилотную машину и воспользоваться ее услугами. В салоне все еще будет находиться сотрудник «Яндекса» (этого требует закон), но уже на пассажирском сиденье — водительское место остается абсолютно пустым. Прием заказа и сама поездка осуществляются автономно. Штатный испытатель в данном случае выступает скорее в роли гида, который рассказывает пассажирам, как тут все работает. Конечно, в случае необходимости он может остановить машину, нажав на кнопку.
На данный момент беспилотники «Яндекс.Такси» имеют некоторые ограничения: принять заказ и завершить поездку они могут не в любой точке города — есть выделенные пункты посадки/высадки (их более 20). Здесь можно отметить, что Иннополис — это крохотный наукоград и при желании его можно обойти пешком, поэтому двух десятков точек более чем достаточно.
Беспилотное такси работает в Иннополисе уже полтора года, и необычная услуга стала неотъемлемой частью этого населенного пункта. Многие на постоянной основе используют автономные машины для перемещения по маршруту дом — работа — дом. Вот оно, будущее! Как только местные власти дадут добро, в городе появятся беспилотные автомобили вообще с пустым салоном. Нет сомнений, что в ХХI веке водитель превратится в рудимент.
Почему именно Иннополис? Этот город представляет собой особую экономическую зону со своими законами и правилами. Местные власти создали условия, в которых разработчики высокотехнологичных систем могут более свободно испытывать свои проекты на дорогах. Пока это единственный город в России, в котором беспилотным машинам разрешено оказывать услуги пассажироперевозок без наличия человека на водительском сиденье. В сутки такие автомобили обрабатывают 70—100 заказов. Всего в городе шесть беспилотников.
Как устроен беспилотный автомобиль?
Некорректно говорить, что беспилотники ездят без водителя. Это скорее машина со встроенным водителем-роботом. Пока данный нюанс особой роли не играет, но в будущем, когда беспилотные транспортные средства появятся в продаже, эта тонкая грань позволит правильно сравнивать подобные модели с классическими «пилотируемыми» автомобилями, которые явно будут стоить дешевле. Машина с роботом не будет требовать наемного водителя. К тому же робот может работать круглые сутки, он не устанет и не уйдет в отпуск. Это позволит корпоративным заказчикам быстро отбивать разницу в стоимости по сравнению с традиционным автомобилем.
Робот-водитель, как и человек, находящийся за рулем, должен как-то ориентироваться на дороге. С человеком все ясно — у нас есть глаза и мозг. Для того чтобы робот тоже мог «видеть» дорожную обстановку, ему на помощь приходят электронные «органы чувств», представляющие собой различные сенсоры. В беспилотных машинах они бывают трех основных типов: радары, камеры и лидары. Каждый из них выполняет свои функции.
Радары
Радары с помощью ультразвуковых волн сканируют пространство вокруг автомобиля на 250—300 метров. Это дальше, чем остальные сенсоры. Радар способен определить наличие объекта и его скорость. Но картинка, которую получает радар, не дает возможности понять, что это за объект. По скорости, конечно, можно сделать косвенный вывод, транспорт это или пешеход, но вот мотоцикл от машины радар отличить не в состоянии. Для детализированного анализа объектов используются камеры.
Камеры
Камеры дают хорошую детализированную картинку. С помощью этих сенсоров беспилотник получает информацию о типах объектов вокруг машины, а также способен различать цвета, что полезно для определения сигнала светофора. Работа камер сильно зависит от условий освещения. К тому же камеры не могут измерять расстояние, скорость объекта или его размер. И тут в игру вступает третий тип сенсоров — лидары.
Лидары
Именно с появлением мощных и точных лидаров разработка беспилотных автомобилей стала стремительно набирать обороты. По принципу работы лидар напоминает лазерную рулетку: направляемый устройством луч отражается от объектов и возвращается обратно в сенсор. Зная скорость света и время луча в пути, можно определить точное расстояние до объекта. Погрешность — несколько сантиметров. Лидар способен производить миллионы импульсов в секунду, и за счет того, что лучи направляются в разные стороны, машина получает высокоточный трехмерный слепок окружающей среды. Освещение никак не влияет на работу лидара. Определенные помехи могут вызывать лишь осадки, но этот вопрос решается программным способом.
Еще одна немаловажная функция лидара — анализ объектов, не связанных с дорожной инфраструктурой (например, домов). С помощью виртуального слепка окружающей среды автомобиль понимает, где он сейчас находится. Как и человек, машина ориентируется по зданиям и перекресткам. В памяти беспилотника хранится огромная карта дорог, где он уже ездил (карта формируется из данных, получаемых со всех сенсоров). Это необходимо для точного позиционирования транспорта на дороге — автомобиль может «вспомнить», на каком расстоянии от определенного здания находится средняя полоса движения (например, в случае если рядом нет других машин, а разметка занесена снегом).
Как машина предсказывает поведение других водителей?
После того как беспилотник сориентировался в пространстве, изучил все объекты вокруг, измерил их скорость и определил расстояние между ними, начинается самое интересное. Автомобиль анализирует, как будут действовать другие участники дорожного движения. Это очень сложный процесс, который и оттачивают компании, тестируя беспилотники на дорогах общего пользования. Компьютеру важно понять, куда направляются пешеходы и транспортные средства вокруг, как они будут взаимодействовать друг с другом и с дорожной инфраструктурой, как они потенциально могут нарушить ПДД и пр. Для того чтобы спланировать маршрут на загруженной улице, машине нужно знать, как обстановка вокруг будет меняться в ближайшие секунды.
Если бы все ездили и ходили как роботы, а разметка на дороге всегда была идеальной, жизнь беспилотника значительно облегчилась бы. Но мы живем в реальном мире, где кто-то может проскочить на желтый, пешеходы могут выйти на дорогу вне перехода, выезжающий из двора автомобиль может не пропустить поток. Начинающих водителей вся эта движуха в больших городах поначалу пугает. Вспомните себя, впервые выехавшего в час пик на проспект Независимости в Минске. Но спустя какое-то время мы получаем опыт, привыкаем к дорожной суете и можем прогнозировать поведение других участников движения едва ли не на подсознательном уровне. С беспилотными машинами ситуация аналогичная. Для того чтобы предсказывать действия окружающих, беспилотнику нужно поездить по дорогам и получить опыт. Именно поэтому такие компании, как Google и «Яндекс», наматывают миллионы «автономных» километров на своих прототипах, катаясь туда-сюда по загруженным мегаполисам. Так обучаются роботы!
— Система управления беспилотным автомобилем представляет собой самообучающийся искусственный интеллект, который по мере получения опыта может анализировать поведение машин или пешеходов. Какой-то автомобиль слишком резко перестроился сзади? Нужно быть готовым к тому, что он может подрезать нас после опережения. Пешеход стоит посреди дороги? Беспилотник анализирует плотность потока, вспоминает аналогичные сценарии из своего прошлого и, если велика вероятность того, что человек будет перебегать в неположенном месте, готовится затормозить. Таких сценариев на городских улицах бесчисленное множество, и прототипы беспилотных машин постепенно учатся предсказывать поведение окружающих и ездить максимально эффективно, — рассказала Юлия.
Таким образом, беспилотным автомобилям намного проще ездить по небольшим городам с минимальным количеством трафика. В том числе поэтому полноценные автономные такси появились сначала не в Москве, а в Иннополисе. Но по мере приобретения опыта, когда беспилотники все лучше и лучше будут предсказывать поведение водителей и пешеходов, такие машины станут появляться и в более крупных городах. Здесь кроме технического прогресса немаловажны и законодательные аспекты. Пока еще ни в одной стране мира не разрешено выпускать на дороги общего пользования полностью автономные транспортные средства без человека в салоне (это разрешено лишь в некоторых штатах США). Несмотря на то что уже сегодня беспилотники намного безопаснее «пилотируемых» автомобилей, в случае ДТП (а это не исключено) непонятно, кто понесет ответственность.
Почему беспилотники тестируют в разных городах?
Из всего вышесказанного можно сделать вывод, что если бы беспилотники проходили тесты исключительно в небольших городах типа Иннополиса, они бы неуверенно себя чувствовали в часы пик в Москве. Здесь можно провести параллель с провинциальным водителем, впервые попавшим в мегаполис. По этой причине «Яндекс» тестирует автономные машины в различных городах — таким образом накапливается большая база «опыта» беспилотников. Кроме России, как уже отмечалось, автомобили испытывают в Израиле и США.
Например, в Тель-Авиве очень много 2-колесных транспортных средств. И беспилотники, проходящие «обучение» в Израиле, лучше приспособлены для езды в окружении большого количества мотоциклов и мопедов. Этот «опыт» пригодится, например, и при передвижении по Италии. В США свои тонкости. Беспилотные транспортные средства могут быстро поделиться накопленным «опытом» с другими автомобилями. Например, машина, намотавшая миллион километров по Тель-Авиву, способна передать свои «навыки» целому автопарку. Компания «Яндекс» планирует создать систему автономного управления, которая будет применима во всем мире.
— Беспилотные автомобили необходимо адаптировать под стиль езды определенных стран. Когда мы решили тестировать свои машины в США, то отправили туда беспилотники, которые до этого испытывались в Москве. И американские пассажиры, которых мы прокатили на своих автомобилях по Неваде, были удивлены, как резко машина перестраивается и вообще лихо ездит. А это был обычный московский стиль езды. Позже для прототипов, тестируемых в США, мы поменяли настройки движения. Наша задача — заставить беспилотник ездить в стиле местных водителей, — отметила Юлия.
Можно ли взломать беспилотник?
Бытует мнение, что беспилотники опасны тем, что их легко могут взломать хакеры. Но на самом деле в автономной машине нет такого протокола, через который к ней можно было бы подключиться удаленно. Все данные, получаемые от сенсоров, хранятся не в «облаке», а на жестком диске, расположенном непосредственно в автомобиле. Беспилотникам даже не нужен доступ в интернет. Потенциально в будущем такие машины могут, конечно, получать данные из сети или даже обмениваться информацией друг с другом, но пока такой необходимости нет. Как и нет возможности взломать бортовую систему.
4 миллиона «автономных» километров
У «Яндекса» сейчас более 100 беспилотников, которые в общей сложности уже намотали более 4 миллионов километров. На данный момент в мире есть лишь 5—6 компаний, у которых парк автономных машин проехал больше 1 миллиона километров. Причем в лидерах именно IT-гиганты. Компания Google, например, испытывает беспилотники уже более 10 лет. Наращивает обороты в данном направлении Uber. Концерны GM, VAG и Ford тоже занимаются автономными машинами, но автомобильные компании входят в этот сегмент обычно за счет покупки какого-нибудь стартапа, специализирующегося на данной технологии. Беспилотники — это прежде всего софт, и автопроизводителям сложно внедрять эту технологию собственными силами. А вот крупным IT-компаниям в этом плане проще. И именно благодаря им мы в обозримом будущем сможем вызвать такси, в котором будут исключительно пассажирские места.