Машины на автопилоте: они дальше, чем кажется

Новостные ленты пестрят сообщениями об успехах самоуправляемых авто, а сами автопроизводители уже называют примерные сроки, когда их можно будет свободно купить в автосалоне. Но может оказаться, что машины на автопилоте не появятся на дорогах еще как минимум десятилетие, несмотря на все усилия разработчиков. С тем, почему такое может произойти, попробуем разобраться ниже.

Первые автономные системы в авто появились несколько десятилетий назад. Все началось с антиблокировочной системы (АБС), которая улучшала торможение авто, управляя тормозами на каждом колесе. Сейчас они шагнули далеко вперед, и в новых моделях авто прямая механическая связь водителя с машиной осталась только на рулевом управлении. Все остальное контролирует электроника. Следующий логичный ход – разъединить водителя и передние колеса авто, предоставив машине возможность самостоятельно рулить. Поскольку движение по дороге – это строгое следование ПДД, то у компьютера не должно возникнуть больших сложностей. Ведь электроника тем и хороша, что следует правилам.

Над подобными машинами работают практически все крупные корпорации, даже те, что далеки от автостроения. Наработки есть у Ford, General Motors, Toyota, Nissan, Volvo, Audi и Google. Последняя продвинулась дальше всех: пока автопроизводители лишь учат машины самостоятельно ездить по шоссе или парковаться в гараже, Google работает над полностью автономным авто для любых дорожных условий.

Если машина хотя бы частично умеет ездить самостоятельно – это уже большое конкурентное преимущество. «Это самая потрясающая технология, которую мы можем предложить», – сказал руководитель проекта BMW по созданию авто на автопилоте Вернер Хубер. Его компания надеется стать первой, которая выпустит машину с автопилотом для шоссе.

Пользователи тоже с нетерпением ждут появления таких авто, ведь это позволит уменьшить число ДТП и загрязнение окружающей среды. Согласно исследованиям автодорожных властей США, даже частичный автопилот позволяет уменьшить число аварий. Они имеют в виду машины с системой предупреждения столкновений и автоматическим торможением. Ведь сегодня причиной 90% всех ДТП стали ошибки ее водителя, что приводит к огромным экономическим потерям. По оценкам ВОЗ, в мире на дорогах ежегодно погибает 1,2 млн человек. Из-за этого в одних лишь США экономика теряет $300 млрд.

Модельный ряд машин с автопилотом пока очень ограничен

Автоматизированные автомобили позволяют также меньше вредить окружающей среде. Исследования Университета Калифорнии выявило, что езда по шоссе в экономичном режиме может сэкономить до 20% топлива. Кроме того, роботизированные авто смогут ехать плотнее: на дорогах поместится в четыре раза больше машин. По подсчетам специалистов, это сэкономит до 5,5 млрд часов, которые теряются ежегодно в пробках.

Но такое автоматизированное будущее не стоит ждать скоро: создать автономное авто оказалось очень трудно. Ведь машины с автопилотом должны быть массовыми, ездить по всему миру в разных условиях и при этом работать без сбоев. Поэтому производители идут очень мелкими эволюционными шагами, из-за чего в ближайшее десятилетие подобного автоматизированного транспорта можно не ждать.

Конечно, можно вспомнить робомобиль Google, который уже наездил сотни тысяч километров по дорогам Калифорнии. Однако поисковый гигант не создавал саму машину, он взял готовую и «обвешал» ее сверху датчиками и радарами. Подобная компоновка подходит для исследовательского авто, но совершенно не годится для массового продукта. Ведь последний должен соответствовать многим критериям безопасности, надежности, ремонтопригодности и удобству. Не стоит забывать и о законодательстве разных стран, которое может предъявлять противоречивые требования к машине.

Немецкий автопилот

Хотя Google стал пионером в области самоуправляемого транспорта, его проект остается чисто исследовательским. В то же время немецкие автостроители уже разрабатывают серийные прототипы для движения на дорогах. Один из них – автомобиль BMW 5 Серии. Он уже ездит самостоятельно на шоссе, а водитель может перехватить управление резким нажатием на газ. А на самый крайний случай на приборной панели есть большая красная кнопка: она аварийно отключит все бортовые компьютеры. Испытатели такого авто признаются, насколько сложно управлять машиной без различных помощников, включая усилитель руля.

Проектный менеджер BMW Нико Кемпхен, который тестирует автопилот на шоссе, отмечает, что поначалу было очень страшно убирать руки с руля на скорости в 100 км/час. Но со временем он привык и начал получать удовольствие от такой езды.

Сам автомобиль снаружи ничем не отличается от других этой же модели. У него нет большого вращающегося лазерного сканера на крыше (LIDAR), как у робомобиля Google. Все датчики компактно упакованы в привычный кузов. Правда, ради этого пришлось пожертвовать точностью распознавания. Именно из-за этого автопилот BMW пока пригоден лишь для автобанов. Размещенные в бамперах радары сканируют пространство впереди и сзади, игнорируя боковые зоны. Все это дополняется камерами на заднем и лобовом стеклах для распознавания дорожных знаков и ультразвуковых радаров для определения проезжающих близко машин.

Несмотря на то, что автопилот BMW уже справляется со своими обязанностями, он еще несколько лет будет оставаться исследовательским прототипом. Поэтому самыми автономными авто на рынке станут Mercedes S-Class в 2014 году. Они смогут сами держать дистанцию за впереди идущем автомобилем: ускоряться, тормозить и даже подруливать.

BMW проводит практическое тестирование своей машины с автопилотом на шоссе

Реальная дорога – самое сложное испытание

Хотя различные прототипы машин с автопилотами успешно проходят практические испытания, шоссе – это лишь малая часть среди общего количества поездок. Обычные дороги требуют от машин значительно больше автоматизации, чем есть сегодня. Ведь на шоссе движение прямолинейное, хорошее дорожное покрытие и установленные на видных местах знаки. А езда по второстепенным дорогам и внутри дворов предъявляют более высокие требования из-за того, что нужно контролировать больше пространства.

«Как только вы съезжаете с шоссе на второстепенную дорогу, распознавание окружающей среды должно стать лучше. Ваша интерпретация дорожной ситуации, из-за того, что их так много, тоже должна стать лучше, – говорит руководитель отдела Mercedes по разработке систем помощи водителю Ральф Хартвик. – Просто смотреть на светофор и определить, какого он цвета, – это уже очень сложная задача».

Еще одной причиной, почему машины с автопилотом не стоит ждать в ближайшее десятилетие, является дороговизна сенсоров. Это значительно сужает возможность их массового применения. Например, вращающийся лазерный радар на крыше робомобиля Google обеспечивает наилучшее возможное 3D-сканирование окружающего пространства. Однако он стоит порядка $80 тыс. Кроме того, для использования на реальных авто его нужно будет значительно уменьшить в размерах, чтобы он вписался в дизайн. Это еще больше повысит его стоимость.

Пример изображения, которое выдает лазерный радар на авто Google

Цена комплектующих – это лишь один сдерживающий фактор. Другим является законодательство, которое практически не подготовлено для роботизированных авто. Чиновники автодорожных властей пока даже не могут прийти к единому мнению по сертификации таких машин для использования на дорогах. Более того, предстоит также изменить Венскую и Женевскую конвенции о дорожном движении, которые регулируют международное движение. Ведь в них четко сказано: водитель должен полностью управлять машиной все время движения.

Еще одним немаловажным фактором являются сами пользователи: они боятся передавать управление компьютеру. А некоторые даже думают, что смогут быстрее среагировать на внезапную ситуацию, чем робот. Автопроизводители пытаются найти оптимальное решение проблемы и разрабатывают способы, как не дать водителю отвлекаться слишком много и плавно вернуть его к управлению в случае внештатной ситуации. Особенно это будет актуально в начале эпохи самоуправляемых авто. «Первое поколение автономных машин будет требовать помощи водителя в некоторых ситуациях, – говорит директор стенфордского центра исследований автономных машин Клиффорд Насс. – Возвращение водителя к управлению может быть самым опасным моментом для таких авто. Может даже получиться, что безопасный роботизированный автомобиль станет самым опасным в такие моменты».

Опасность при переходе от компьютерного управления на ручное осознают и сами автопроизводители. «Возможно, водитель полностью отвлекся, – говорит Хубер. – Ему требуется пять, шесть, семь секунд, чтобы вернуться к управлению. Это означает, что машина должна знать, когда она даст сбой. Это очень сложная задача».

Доступные сегодня технологии пока не позволяют предсказывать дорожную ситуацию на большой отрезок времени. В основном это зависит от дальности работы сенсоров, составляющую примерно 200 метров, которые машина проезжает за 2-3 секунды. Поэтому первоначально отрывать руки от руля можно будет в простых дорожных ситуациях на шоссе. Внезапно возникающие пешеходы, круговые развязки и другие неожиданности на дороге пока «не по зубам» современной технике.

Более того, автономные машины могут так и остаться мечтой: эксперты говорят, что некоторые критически важные для полного автопилота сенсоры и радары не получится уменьшить или удешевить. К таким относится LIDAR и инерционная навигационная система. Последняя в связке с GPS позволяет очень точно определять местоположение авто. «Если система полагается в движении на карту, она должна быть готова к тому, что карта может оказаться неправильной – говорит профессор Массачусетского технологического института Джон Леонард. – Не стоит недооценивать те объемы работ, которые проводятся для того, чтобы карты были актуальными».

По материалам: Technology Review