Co jsou to samořídící auta a jak fungují?

Klíčové věci

• Samořídící auta využívají kombinaci senzorů a kamer k vytvoření 3D obrazu okolního světa, což jim umožňuje řídit bezpečně bez velkého zásahu řidiče.
• Samořídící auta spadají pod různé úrovně automatizace, od aut, která vyžadují, aby každý řidičský úkol provedl člověk, až po auta, která mohou jezdit po veřejných komunikacích s nulovým lidským zásahem.
• Software pro auto s vlastním řízením spoléhá při rozhodování na základě proměnných prostředí do značné míry na AI a algoritmy strojového učení a tyto algoritmy se zlepšují s více času stráveným na silnici.

Ideál k vytvoření dokonalého samořídícího vozu byl populární již od počátků automobilů. Po více než století inovací a technologických průlomů jste blíže než kdy jindy k autu, které dokáže řídit samo, přičemž několik společností již pracuje na projektech na veřejných komunikacích.

Jak ale fungují samořiditelná auta? A jak blízko jste ke splnění svých robo-šoférských snů?

Co jsou to samořídící auta?

Jak název napovídá, samořídící (také nazývaná autonomní) vozidla jsou auta, která se sama řídí. Většina moderní samořídící auta vyžadovat přítomnost řidiče, aby převzal řízení v nouzových případech. Mimo nouzové situace nebo situace, kdy se auto začne chovat nevyzpytatelně, má většinu jízdy zvládnout bez jakéhokoli zásahu řidiče.

Jak fungují samořídící auta?

Samořídící auta využívají kombinaci senzorů a kamer k vytvoření 3D obrazu světa kolem sebe. Pokročilý software se pak používá k detekci aut, lidí a překážek na silnici, což vozidlu umožňuje řídit se bezpečně a přitom dodržovat pravidla silničního provozu.

Na této technologii pracuje mnoho společností, což znamená, že existuje několik různých přístupů k výrobě samořídícího auta. Existují také různé úrovně přiřazené samořídícím vozům s různými vlastnostmi.

Rezervace a naskočení do samořídícího taxi Waymo je jedním z nejjednodušších způsobů, jak si na vlastní kůži vyzkoušet auto s vlastním řízením, ale na svou první jízdu Waymo budete muset být v Arizoně.

Vysvětlení úrovní samořídícího auta

Většina samořízených aut na světě nejsou plně samořídící modely a spadají do šesti různých úrovní automatizace, z nichž každá nabízí lepší automatizaci než předchozí.

• Auta úrovně 0 nemají žádnou automatizaci a vyžadují člověka, aby provedl každý úkol řízení.
• Vozy úrovně 1 mají asistenční funkce pro řidiče, jako je tempomat, ale k řízení vozidla je nutný člověk.
• Vozy úrovně 2 mají částečnou automatizaci. To znamená, že mohou ovládat věci, jako je řízení, ale stále vyžadují, aby řídil člověk.
• Vozy 3. úrovně mají podmíněnou automatizaci, která jim umožňuje reagovat na prostředí a plnit úkoly spojené s řízením.
• Auta 4. úrovně mají vysokou automatizaci, která vozu umožňuje řídit se plně v geograficky oplocených oblastech.
• Vozy úrovně 5 mají plnou automatiku a mohou jezdit po veřejných komunikacích s nulovým lidským zásahem.

Všechny první tři úrovně vyžadují, aby vozidlo během jízdy ovládal člověk, zatímco zbývající tři vyžadují omezenou nebo nulovou interakci člověka. Každá úroveň automatizace vozidla je milníkem, ale úroveň 5 je nejvíce vzrušující a je to, na čem mnoho společností tvrdě pracuje.

Hardware za samořídícími auty

Překvapivě nejsou hardwarová omezení hlavním problémem v prostoru pro auto s vlastním řízením. Teoreticky jediné senzory, které potřebujete k tomu, aby auto s vlastním řízením fungovalo, jsou běžné kamery se softwarovým zpracováním, které dělá těžkou práci. Samozřejmě je však mnohem bezpečnější použít řadu různých senzorů, abyste softwaru poskytli co nejvíce dat.

Jak funguje LiDAR v samořídících autech?

Senzory pro detekci a měření světla neboli LiDAR měří hloubku, aby vytvořily přesný 3D model okolí samořídícího vozidla. Toho je dosaženo vyzařováním milionů laserových pulsů každou sekundu a měřením doby, za kterou se každý puls odrazí. Čím delší je doba odrazu, tím dále je objekt od senzoru.

To pomáhá samořídícímu vozu porozumět svému prostředí a okolním objektům. To zahrnuje budovy, lidi a zvířata, stejně jako vše ostatní, kolem kterých vozidlo projíždí. Za jasného dne je LiDAR vše, co auto potřebuje k navigaci v rušném městském prostředí. Jeho výkon však klesá při dešti nebo mlze, a to je důvod, proč se samořídící auta nemohou spoléhat na LiDAR jako jediný typ senzoru.

Jak funguje radar v samořídících autech?

Radar plní podobnou roli jako LiDAR na automatizovaných vozidlech. Spíše než emituje lasery, ale vysílá rádiové vlny a měří odrazy od objektů kolem vás. Cílem je však stále porozumět prostředí kolem vozu.

Senzory LiDAR mají rozlišení 10krát větší než radar, ale radar není ovlivněn špatnými povětrnostními podmínkami. Radarové senzory jsou také levnější než senzory LiDAR.

Jak fungují vizuální kamery v samořídících autech?

Společnosti jako Waymo od Googlu používají pro svá hlavní senzorová pole kombinaci LiDAR, radaru a běžných kamer. Tesla se na druhou stranu rozhodla plně investovat do běžných kamer a pokročilého softwaru pro autonomní navigaci po silnicích.

Technologie rozpoznávání obličeje existuje již dlouhou dobu, i když se většinou používá na chytrých telefonech a pokročilých bezpečnostních řešeních. U samořídících aut je cílem posunout to na další úroveň, s rozpoznáváním objektů pomocí strojového učení, detekcí budov, aut, lidí a všeho ostatního kolem vašeho vozidla.

Další samořídící automobilové senzory

Radar, LiDAR a běžné kamery jsou často hlavními senzory v autě, které se samořídí, ale některá vozidla mají více. Dodatečný hardware, jako jsou ultrazvukové senzory, dává vozu ještě větší porozumění okolí. To umožňuje samořídícím vozům reagovat na nevizuální podněty, jako je zvuk sirén sanitky.

"Mozky" samořídícího auta

Ať už je to Tesla, Waymo nebo jakýkoli jiný systém samořídícího auta, všechna tato vozidla potřebují centrální počítač neboli „mozek“, který zpracuje data poskytovaná jejich senzory. Platforma Nvidia Drive AGX je toho předním příkladem, ale někteří výrobci automobilů se rozhodli vyvinout tento typ technologie interně.

Software stojící za samořiditelnými auty

Vybudování funkčního softwaru pro auto s vlastním řízením je jednou z největších výzev, kterým výrobci čelí. Je poměrně snadné vytvořit program, který používá dopravní značení a údaje o poloze ke sledování moderních silnic. Co se ale stane, když vás odřízne jiné auto nebo na silnici vyběhne zvíře?

Silnice nejsou předvídatelná místa. Software samořídícího vozu musí být schopen reagovat na obrovské množství různých situací, z nichž mnohé nelze předem naprogramovat.

Umělá inteligence a strojové učení v samořídících autech

Umělá inteligence je jádrem automobilového průmyslu s vlastním řízením. Autonomní vozidla, jako je toto, mají v podstatě za cíl napodobovat lidský mozek při řízení, což znamená, že musí být schopna činit rozhodnutí na základě obrovské škály proměnných. To zahrnuje křižovatky a dopravní značky, které jsou součástí silnice, spolu s vozidly, lidmi a dalšími překážkami, kterých si běžný řidič obvykle uvědomuje.

Pro lidi by bylo příliš časově náročné vytvářet databáze a algoritmy, které dokonale rozpoznají vše na silnici. Místo toho výrobci jako Tesla používají strojové učení k trénování svých algoritmů a jejich vylepšení.

Algoritmy strojového učení, které se nacházejí v samořídících autech, musí začínat s některými základními daty, ale velká část jejich učení se provádí na silnici. To je důvod, proč je tak důležité, aby společnosti mohly testovat svá auta na skutečných silnicích, ale také to znamená, že samořiditelná auta se budou zlepšovat pouze tím, čím více najedou.

Chodec vystupující na silnici je dobrým testovacím případem pro strojové učení samořídícího auta. Auto má v tomto scénáři několik možností; může se pokusit obejít chodce, dupnout na brzdy a pokusit se zastavit nebo použít klakson k upozornění chodce. Většina samořiditelných aut se k takovýmto překážkám postaví aktivně a vyloučí poslední možnost.

Odtud se musí rozhodnout, zda je nejlepší vybočit nebo brzdit, přičemž zohlední věci jako rychlost, vzdálenost, povětrnostní podmínky a řadu dalších faktorů prostředí. Pokud by vybočení přivedlo auto do cesty například protijedoucímu provozu, pravděpodobně se rozhodne použít brzdy.

Neschopnost správně reagovat a úspěšná reakce správně pomáhají samořídícímu vozu naučit se, jak v budoucnu řešit podobné problémy. V ideálním případě jsou tato data sdílena mezi samořiditelnými vozy, aby bylo zajištěno, že se mohou společně zlepšovat.

Vedle umělé inteligence je v zákulisí samořídícího auta spousta dalšího softwaru. Mapovací systémy GPS pomáhají vozidlu přesně navigovat po silnicích, zatímco systémy sledování řidiče zajišťují, že se osoba za volantem soustředí i v režimu samořízení.

Každá automobilka s vlastním řízením přistupuje k softwaru jinak, a to znamená, že je pro ni vzácné, aby otevřeně věděli, jak jejich nástroje fungují.

Jsou samořídící auta bezpečná?

Je spravedlivé pochybovat o bezpečnosti moderních samořídících automobilů, zejména s rostoucím seznamem úmrtí a zranění spojených s autonomním řízením. Jak můžete vidět z rozšířenosti systémů sledování povědomí řidičů v mnoha samořídících automobilech, dokonce i jejich výrobci vědí, že ještě nejsou dokonalé.

Ale o to nejde. Samořídící auta mají před sebou ještě dlouhou cestu. To znamená, že fanoušci autonomních vozů musí počkat o něco déle, než se jim dostane do rukou vozidlo řízené umělou inteligencí, které se samo řídí a může být dokonce schopné se zmocnit.