Давайте разберемся, насколько близко мы подошли к созданию действительно беспилотных автомобилей.
«Мама, смотри! Сам едет!» Научная фантастика показала нам бесчисленное количество примеров беспилотных автомобилей. Когда можно ожидать их появления? (изображение предоставлено NHTSA)
В детстве я был большим поклонником телесериала Knight Rider. Понятно, что очень быстро движущийся и выполняющий разные трюки Pontiac Trans Am всегда будет привлекать молодых людей во всем мире, но то, что автомобиль K.I.T.T. мог говорить и думать, — это куда круче. Это был полностью автономный автомобиль, который — помимо склонности к невозмутимому сарказму — был способен принимать собственные решения, вести беседы и ездить самостоятельно.
Я становлюсь старше, но время от времени с ностальгией просматриваю отрывки из сериала и понимаю, что идея автономного автомобиля все еще жива (в отличие от рыбки Дэвида Хассельхоффа). Концепция беспилотных автомобилей привлекает многих тем, что они удобны, они актуальны сегодня, когда в нашей жизни появляется все больше автоматизации, и они классные. Это очень круто. Нас будоражит мысль о том, что наша машина просто едет к месту назначения, пока мы сидим и расслабляемся, и неважно, какими фильмами она была навеяна: Knight Rider, Minority Report или Transformers.
Итак, если беспилотные автомобили удобны, актуальны и круты — почему их еще нет?
Шесть уровней автоматизации вождения
Общество автомобильных инженеров (SAE) выделяет шесть категорий автоматизации вождения — от уровня 0 до уровня 5, которые были утверждены Министерством транспорта США.
Изображение предоставлено Synopsys
Автоматизация уровней 0, 1 и 2
Подавляющее большинство транспортных средств на дорогах сегодня относится к уровню 0. На этом уровне автомобили управляются полностью вручную, требуя от человека-оператора контроля за всеми аспектами вождения — от изменения скорости до рулевого управления.
Уровень 1 — это первый шаг к автоматизации, подразумевающий технологии, которые помогают человеку-оператору в управлении автомобилем. Эти технологии включают в себя круиз-контроль, умеющий поддерживать безопасное расстояние между автомобилями, и систему подсказок при парковке, которая предупреждает водителя о возможных столкновениях и позволяет ему лучше понимать пространственное позиционирование с помощью датчиков, боковых и задних камер и т. д. Эти технологии относятся к уровню 1, потому что водитель по-прежнему несет полную ответственность за рулевое управление и контроль скорости автомобиля.
На уровне 2 появляется частичная автоматизация движения. На этом уровне транспортное средство может управлять рулем, а также контролировать свою скорость. Такие автомобили, как Tesla и Audi A8, являются примерами автоматизации уровня 2. Тем не менее водитель по-прежнему обязан взять на себя управление машиной в любой момент.
Autopilot компании Tesla — это пример автоматизации уровня 2. Он передает информацию с восьми камер и 12 ультразвуковых детекторов на бортовой компьютер, который постоянно анализирует эти данные таким образом, чтобы водитель всегда был в курсе своего окружения. С помощью Autopilot автомобиль поддерживает скорость в зависимости от скорости окружающих автомобилей, реагирует на светофоры, автоматически поворачивает, чтобы оставаться в выбранной полосе, и даже паркуется параллельно или перпендикулярно. В принципе, его даже можно вызвать с места стоянки, чтобы он подъехал к вам или к тому месту, которое вы укажете, самостоятельно выбирая маршрут, — да, прямо как Бэтмобиль!
Система автопилота Tesla постоянно держит водителя в курсе происходящего с помощью датчиков и поля зрения на 360 градусов (изображение предоставлено Tesla)
Super Cruise от General Motors и BlueCruise от Ford работают по схожему принципу, используя датчики и камеры, чтобы обеспечить водителю круговой обзор. BlueCruise немного отличается тем, что позволяет водителю убрать руки с руля на то время, пока есть четко определенные дорожные сигналы и дорожные знаки, но водитель должен сохранять внимание. (Бортовые камеры следят за глазами и лицом водителя, и если обнаруживаются признаки того, что он «задремал», включается звуковой сигнал.) Тем не менее, несмотря на все эти технологические достижения, которые кажутся взятыми из научной фантастики, уровень 2 по-прежнему считается лишь частичной автоматизацией, потому что водитель должен быть бдительным и готовым взять управление автомобилем на себя.
Автоматизация уровней 3 и 4
Хотя переход от уровня 2 к уровню 3 может выглядеть как следующий шаг, на самом деле это значительный скачок. Настолько значительный, что на сегодняшний день только один автомобиль соответствует уровню 3: Audi A8L 2019 года. (Из-за меняющихся нормативных требований в США его все еще относят к уровню 2.)
Что делает A8L автомобилем уровня 3, так это его способность принимать решения на основе получаемой информации. Например, он обладает системой Traffic Jam Pilot, предназначенной для управления автомобилем в пробках, которую водитель может активировать, и она будет брать на себя рулевое управление и контроль безопасного расстояния и скорости, когда скорость окружающих автомобилей становится ниже 60 км/ч (что означает пробку).
Естественно, в городе есть районы, где от водителя требуется скорость ниже 60 км/ч. Означает ли это, что каждый раз, когда машина движется с такой скоростью, включается режим автоматического управления в пробке? Нет. Благодаря своим 24 датчикам A8L может понять, что находится на автостраде или многополосной дороге с явной разметкой. (Он может распознать, что находится на автостраде, по разделителю между встречными направлениями.) В конечном итоге, как и в случае с уровнем 2, автоматизация уровня 3 по-прежнему требует, чтобы водитель оставался бдительным и принимал решения на ходу. Технология, позволяющая автомобилю с возможностью самостоятельного движения делать это только при определенных ограничениях скорости и условиях дорожного движения, называется геозонированием.
Блок управления Audi A8L. Благодаря 24 датчикам и обзору на 360 градусов, A8L предоставляет богатый набор информации, чтобы не только информировать водителя, но и принимать решения, связанные с вождением и безопасностью (изображение предоставлено TopSpeed)
Ключевое отличие уровня 4 состоит в том, что в отличие от уровней 2 и 3 автоматизация способна принимать решения в случае сбоя системы или других проблем. То есть автомобиль является самоуправляемым, и водителю-человеку не нужно вмешиваться в большинство дорожных ситуаций. Тем не менее, все еще существуют ограничения, которые позволяют человеку в случае необходимости брать на себя управление автомобилем. Более того, на уровне 4 все еще используется геозонирование, хотя его конкретная реализация будет отличаться от компании к компании. В настоящее время уровень 4 не используется для автомобилей, предназначенных для частного владения, но предпринимаются попытки использовать автономные автомобили 4-го уровня в качестве такси и маршрутных такси в отдельных городских районах.
Компания Waymo из Феникса — одна из первых компаний в мире, предлагающих услуги такси с беспилотными автомобилями 4-го уровня. Этот сервис беспилотных автомобилей, получивший название Waymo One, работает так же, как Uber или Lyft, где клиент вызывает их через приложение. Автомобиль (или внедорожник) забирает и высаживает клиентов в определенных местах; это уже работает в штате Аризона, а с недавних пор и в Сан-Франциско. Еще одна особенность геозонирования заключается в том, что автомобиль Waymo One может двигаться только по дорогам с максимальной скоростью 73 км/ч. Пассажир может сделать до пяти остановок за одну поездку, и от него требуется быть постоянно пристегнутым ремнем безопасности. К январю 2020 года пробег Waymo One составил более 20 миллионов миль автономного вождения.
Парк Waymo One включает Toyota Prius, внедорожники Lexus и полностью автономные минивэны Chrysler Pacifica (изображение предоставлено Waymo)
Тем не менее Waymo One сталкивается и с проблемами. В мае 2021 года у Waymo One произошел известный (и забавный) эпизод сбоя, который транслировал в прямом эфире несчастный клиент. Беспилотный автомобиль сбился с пути из-за конусов для временной разметки и зациклился на одной из дорог, опасно ее блокируя. Когда группа специалистов по устранению неполадок Waymo прибыла на место происшествия для помощи, автомобиль сразу же уехал, как будто испугался наказания. («Я никогда не видел, чтобы робот испытывал приступ паники», — пошутил один из комментаторов на YouTube.) Waymo утверждает, что проблема решена и что это был разовый инцидент.
Французская компания NAVYA предлагает похожее решение для путешествий, на этот раз с маршрутными автобусами. Autonom Shuttle Evo вместимостью 15 человек представляет собой полностью электрический шаттл, который может двигаться со скоростью 40 км/ч и используется более чем в 20 странах.
По всему миру продано более 180 единиц Autonom Shuttle Evo (изображение предоставлено NAVYA)
В Канаде Magna надеется обеспечить 4-й уровень автономности автомобилей с помощью своей технологии MAX4. MAX4 использует IoT, который сочетает в себе детекторы света и лидары, камеры и ультразвуковые датчики. Такой IoT встраивается в гибридные и электрические автомобили, не влияя на их внешний вид.
MAX4 обеспечивает возможности уровня 4 в транспортных средствах, движущихся по городским дорогам и автомагистралям. Вся система управляется кнопками, а это означает, что когда водитель хочет, чтобы система MAX4 взяла на себя управление, все, что ему нужно сделать, это задать пункт назначения и нажать кнопку включения. Систему MAX4 можно использовать на различных типах транспортных средств, от стандартных автомобилей до внедорожников.
«Многие проблемы автономности, с которыми сталкивается отрасль, не могут быть решены изолированно», — сказал генеральный директор Magna Свами Котагири. — Я уверен, что объединение сильных сторон моделей от разных производителей позволит создать платформу для автономного вождения, которую можно будет использовать на рынке».
Аналогичные успехи были достигнуты в Китае, где технологический гигант Baidu планирует построить 3000 «роботов-такси» в следующем десятилетии. Компания Baidu уже провела более 12 миллионов километров автономных испытаний, и планирует запустить такси в более чем 30 городах Китая.
Автоматизация уровня 5
На уровне 5 водителю-человеку вообще не нужно водить машину. Также будет полностью исключено использование геозон, что приведет к появлению беспилотных автомобилей, которые смогут путешествовать по всему городу и по любой местности. Многие ожидают, что в автомобилях пятого уровня даже не будет рулевого колеса и педалей газа и тормоза, поскольку все аспекты «вождения» автоматизированы. Плохая новость, однако, заключается в том, что мы и близко не подошли к этому уровню автоматизации, а это означает, что еще не скоро наступит то время, когда поклонники сериала Knight Rider смогут прошептать своим часам: «Ну, K.I.T.T, давай!» — и к ним мгновенно примчится Pontiac Trans Am.
Но мы ведь можем помечтать, правда?