2040 год. Хмурое серое утро. Вы согреваетесь чашкой горячего капучино в кафе на нижнем этаже вашего дома и берете в руки смартфон. Открыв приложение «Яндекс.Такси», вызываете к своему подъезду беспилотное авто. Ровно через две минуты рядом останавливается белая машина с красными и черными полосками на боках. Допив кофе, вы бежите через дождь к такси, садитесь за водительское сидение и переводите дух.
«Пора ехать на работу», — говорите вы себе мысленно. В такси вас приветствует Алиса. Она сообщает, что поездка до офиса займет пятнадцать минут и желает приятного пути. Машина плавно трогается и везет вас в нужное место. За это время вы успеваете посмотреть лекцию TED и отправить первые несколько сообщений подчиненным. Подъехав к офису, вы выходите из машины и закрываете дверь. Авто медленно трогается и уезжает. А вы в чуть приподнятом настроении бежите ко входу в офисное здание.
Тамим может быть наше будущее буквально через 20 лет. Ведь согласно прогнозу консалтинговой компании PwC, уже к 2040 году на улицах наших городов появятся полностью автономные автомобили. Им не нужны будут водители, даже руль в таких машинах станет рудиментом. Но для осуществления этой мечты требуется провести огромный массив исследований и полевых испытаний, в том числе на реальных городских улицах. Что же сделано в этой области сегодня, и можно ли будет доверять беспилотным автомобилям в будущем, расскажет наш материал.
Что такое «автономность»?
Сегодня эксперты выделяют шесть уровней автономности транспортных средств. Нулевой уровень — это когда компьютерный алгоритм может делать предупреждения водителю и иногда вмешиваться в процесс управления. Такой системой уже обладают автомобили Volvo, Toyota, Kia и множества других автопроизводителей. Первый уровень — это когда компьютерный алгоритм и водитель контролируют машину попеременно. Частично этот уровень автономности уже реализован в виде системы круиз-контроля. Однако сегодняшний ее вариант требует постоянного внимания со стороны водителя, так как, фактически, она только поддерживает задаваемую человеком скорость. Модифицированный вариант круиз-контроля будет способен следить за ситуацией на дороге, выбирать оптимальный режим вождения, скорость и осуществлять минимальное руление, чтобы находиться в пределах полосы.
Второй уровень предполагает, что машина полностью контролируется искусственным интеллектом, но водитель должен постоянно следить за ней, держа руки на руле. Такого уровня автономности пытается добиться компания Tesla, которая уже несколько лет выпускает машины с автопилотом. Однако, судя по то и дело происходящим авариям, в которых виновником оказывается система искусственного интеллекта, технология еще довольно далека до безопасного использования. Третий уровень — это, фактически, автономный автопилот. Он может управлять машиной и в городе, и на трассе, но периодически требует от водителя определенных действий, например, в сложной дорожной ситуации, которые нередко возникают на российских дорогах или в условиях плохой погоды и недостаточной видимости.
Четвертый уровень отличается от третьего тем, что водитель уже не должен следить за дорогой и может даже лечь спать, пока автомобиль везет его в нужное место. Однако, в пробке такому автопилоту может потребоваться помощь водителя. Следующий, пятый уровень, не будет требовать даже этого. Это будет система, которая полностью заменяет водителя, превращая его в пассажира. В машине с таким уровнем автономности не потребуется даже руль — водить ее человеку будет опаснее, чем доверить искусственному интеллекту.
Как это работает?
Сегодня практически каждый водитель знает основные принципы работы своего автомобиля, благодаря чему может эффективно им управлять. Но в будущем появятся машины с искусственным интеллектом, которые будут брать на себя все больше функций водителя. И чтобы быть уверенным в своей безопасности, нам нужно будет знать границы их использования на каждом из уровней автономности. А для этого следует разобраться, как же работают эти системы.
Представим, что беспилотный автомобиль — это живой организм. Как и у любого организма, у него должны быть органы чувств и органы управления. С помощью первых он понимает, что происходит вокруг него, а вторые помогают ему перемещаться в случае необходимости. В качестве органов чувств у автономных автомобилей выступают различные датчики: камеры, лидары и системы спутниковых данных. Первые позволяют машине «видеть» дорогу и с помощью технологии машинного зрения распознавать соседние машины, дорожную разметку и пешеходов. Однако камера не всегда точно может определить расстояние до предметов, имеют слепые зоны, а система машинного зрения, как показывает практика, иногда не может увидеть крупный грузовик на фоне белого неба.
Со всеми этими задачами справляется лидар — лазерный радар. Он посылает лазерные импульсы в разные стороны, а затем «ловит» отраженные от предметов лучи. Замеряя время между созданием сигнала и его поимкой, можно определить расстояние до предмета. Основное преимущество такой технологии в том, что она способна определить объект на минимальном расстоянии в два сантиметра. Кроме того, лидар различает любые объекты вне зависимости от их цвета и формы, что позволяет системе выстраивать трехмерный ландшафт вокруг автомобиля и предохранять его от столкновения с возможными препятствиями. Но в отличие от камеры, лидар не может отреагировать на сигнал светофора, поэтому эти два устройства должны использоваться вместе.
Спутниковые данные в нынешних беспилотных автомобилях выполняют второстепенную функцию. Они как проводники для туристов. Туристы могут сами видеть и ориентироваться в пространстве, но только проводник знает, как лучше пройти в незнакомой для туриста местности. Так и навигаторы, использующие спутниковые данные «ведут» систему искусственного интеллекта автомобиля по правильному пути. Для этого используются высокоточные карты, полученные благодаря спутниковой съемке. Кроме того, возможно использование данных сервисов, подобных Google Maps и Яндекс.Картам. В них предусмотрена возможность просмотра панорам улиц, собранных заранее специальными автомобилями. Панорамы позволяют автономным авто сверяться с маршрутом, предоставляя компьютеру дополнительную информацию.
Использование каждой из этих систем по отдельности, как можно заметить, не позволяет обеспечить необходимый уровень безопасности и надежность управления. Системы компьютерного зрения порой можно обмануть, используя простые уловки, которые глаз водителя-человека легко различил бы. Однако ученые постоянно бьются над улучшением технологий распознавания объектов, в частности, пешеходов. Поэтому ждать более точных систем автономного управления долго не придется — уже через пять лет будут доступны системы с третьим или даже четвертым уровнем автономности. Гораздо привлекательнее перспектива создания общегородской системы, которая бы объединяла все автомобили и контролировала их движение, определяя оптимальный маршрут и регулируя переключение светофоров на пути следования. Но на данном этапе развития это невозможно из-за огромного количества машин, которые нужно будет подключить к такой системе одновременно. Такой вариант возможен только для инновационных городов, находящихся на этапе постройки или технологических кластеров.
Что уже сделано?
Первые эксперименты по созданию беспилотных авто начались еще в начале прошлого века. Более менее серьезно технология начала воплощаться в жизнь в 1980-х годах. Тогда появились первые автономные автомобили от ученых Университета Карнеги-Меллон. Затем последовал еще ряд университетов и автомобильных концернов, таких как Mercedes-Benz. Постепенно количество проектов начало увеличиваться и сегодня на рынке автономных авто наблюдается технологический бум.
Но сегодня такие технологии имеют недостаточный уровень безопасности. Неполадки в работе систем автономного управления машиной фиксируются в современных моделях такого транспорта раз в 10 тысяч часов вождения. Но человек за рулем в среднем допускает критические ошибки раз в миллион часов. А если из факторов, приводящих к авариям, исключить пьяную езду и вождение под наркотиками, то получится, что ДТП у таких «идеальных» водителей должны будут происходить примерно раз в 10 миллионов часов. И это именно тот показатель, к которому должны стремиться современные технологии автономных автомобилей. Как видно, сейчас различие в значениях составляет около трех порядков — это существенно, но преодолимо.
Но первые шаги для повсеместного использования автономных автомобилей уже сделаны. Так, например, компания Optimus Ride (неплохая аллюзия на Трансформеров) уже запустила сервис автономных такси в Нью-Йорке. Первые микроавтобусы уже начали курсировать по специально выделенным маршрутам с предсказуемой внешней средой. Они работают каждый день с 7 до 10:30 утра. Такой же проект есть и в России. На территории Иннополиса, расположенного в Татарстане, с прошлого года курсируют автомобили Яндекс.Такси. Это одно из немногих мест в мире, где автономное авто можно использовать для повседневных поездок. Ранее эту же технологию российская компания протестировала для путешествия на большое расстояние. Авто преодолел 780 километров — от Москвы до Казани — и 99% пути водитель не вмешивался в управление транспортом.
Европейские компании тем временем тоже вынашивают грандиозные планы. Например, сотрудничество стартапа Auto-X с шведским холдингом NEVS, производящим автомобили, привело к созданию концепции «автономного электромобиля следующего поколения». В нем вообще не предусмотрено ручного управления, все происходит в автономном режиме. Это полностью беспилотная система пятого уровня, тестирование которой намечено на конец этого — начало следующего года.
Одним из самых интересных концептов, которые находятся на стадии создания первых прототипов, является проект «Snap Motion», поддержанный швейцарским автопроизводителем Rinspeed AG. От всех остальных проектов этот отличается тем, что его концепты машин имеют модульную конструкцию — верхняя часть может быть как пассажирская, так и грузовая или предназначаться для мобильного офиса. А нижняя представляет собой платформу с колесами и силовой установкой, которая подходит под все типы верхних модулей. Это позволяет быстро и экономно трансформировать транспортные средства, не давая им долго простаивать.
Что нас ждет?
Беспилотные автомобили — это один из тех рынков, которые сегодня переживают резкий подъем. По прогнозам специалистов, рынок беспилотных автомобилей к 2030 году вырастет до 2 триллионов долларов. Но до сих пор не понятно, находится он на пике своего развития или это только начало роста, который будет продолжаться еще долгие годы. Сегодня автономные авто — это уже реальность. Будущее — за их доработками, повышением безопасности и «ума» управляющих систем. Помешать интересу к этому рынку могут только долгосрочные обстоятельства, например, запуск в производство коммерческих моделей городских летательных аппаратов, которые смогут заменить собой автотранспорт. Но на данный момент падения интереса к беспилотным авто не прогнозируется. Более того, такие автомобили скоро смогут стать повсеместными и использоваться как в качестве индивидуального, так и в качестве общественного транспорта.
Вслед за автомобилями изменятся и люди. Необходимость в каждодневном стрессе из-за пробок и плотного городского движения отпадет. Полный переход на автономный транспорт исключит ошибки водителей из-за невнимательности или недопонимания того, кто кому уступает. Для большей безопасности власти смогут запретить ручное управление автомобилем в черте города.
Но в бочке меда всегда есть ложка дегтя. Уязвимой в таком случае станет профессия водителя — станут ненужны как таксисты и личные шоферы, так и водители грузовиков и общественного транспорта. Радует то, что наступит это не резко, а постепенно. Значит, нынешние водители успеют уже уйти на пенсию или получить второе образование, а новых кадров учебные заведения готовить попросту не будут из-за ненадобности.
Изменятся также и города. Согласно исследованиям, парковочные места переместятся из центра города в «парковочный пояс» — район, созданный специально для парковки автомобилей. Он будет окружать центр города — его офисную часть. При этом из-за уменьшения количества пробок и оптимизации движения по улицам, люди станут охотнее селиться дальше от центра. Таким образом размер городов увеличится, а время ежедневной поездки до места работы сократится.
Сегодня самые пессимистичные прогнозы специалистов предрекают революцию в использовании личного и общественного транспорта. Если экстраполировать темпы роста рынка беспилотников, то в ближайшие десять лет есть большая вероятность того, что такие авто станут повсеместным явлением в больших городах. Вам больше не придется нервничать, выбирая парковочное место и разбираясь в обстоятельствах ДТП, в котором вы не виноваты. Холодный искусственный интеллект заменит реального водителя и возьмет на себя его бремя, попутно сохранив миллионы жизней.