De la zero la cinci, cât de „independentă” e mașina ta? Explicații despre condusul autonom

După mai bine de un secol în care am ținut de volan, mașinile vor ieși de sub controlul nostru și vor deveni „independente”. Nu pe deplin, și nu de mâine, dar e cazul să ne pregătim.

Când vorbim de mașini autonome, capacitatea acestora de-a se conduce singure e măsurată de la zero la cinci. Unde suntem acum? Ei bine, ne explică Tudor Ziman, Functional Software Development – Lead la Porsche Engineering Romania, și Gabriel Berecz, Software Engineer.

Tudor Ziman

Gabriel Berecz

Vorbim de mai bine de un deceniu despre posibilitatea de a lăsa condusul mașinilor pe seama mașinilor. De la bătrânul Cruise Control, ideea de a avea sisteme și funcționalități automate în interiorul automobilelor, care să ne ajute să conducem, să respectăm limitele de viteză, să depășim în siguranță sau să parcăm în locuri imposibile a fost foarte atrăgătoare.

[related]

Franța intră în criză politică profundă după căderea guvernului în urma unei moțiuni de cenzură

Biserica Ortodoxă Română, mesaj oficial înainte de alegerile prezidențiale de pe 8 decembrie: ”Poporul român are nevoie de libertate și unitate”

Astăzi, cu dezvoltarea fără precedent a software-ului și cu avansul tot mai rapid al inteligenței artificiale, totul susținut de o „alfabetizare tehnologică” accelerată a noastră, vorbim deja de cinci niveluri de autonomie în relația mașină – șofer.

Astfel, grupăm sistemele autonome de condus după nivelul în care interacționează cu șoferul. Primele niveluri de autonomie (de la zero la doi) se referă mai degrabă la sisteme de asistență și siguranță pentru automobile. Multe dintre ele ne-au devenit familiare deja.

• Nivelul zero (adică zero automatizare) presupune acționarea tuturor comenzilor sau a funcțiilor de către șofer, fără niciun fel de intervenție automată
• Nivelul unu (asistență șofer) menține controlul integral al șoferului asupra mașinii, dar introduce anumite funcții de asistență
• Nivelul doi (automatizare parțială) include funcții automate de accelerare sau direcție, dar presupune în continuare implicarea șoferului, care trebuie să țină sub control mașina permanent

Niveluri mai avansate și mai puțină implicare din partea șoferului

Nivelurile superioare de autonomie, pe de altă parte, presupun o interacțiune limitată cu automobilul. Acesta e capabil să ia decizii fără intervenția conducătorului auto. Rolul șoferului, în acest caz, este preponderent de supervizare, iar necesitatea intervenției sale scade gradual.

Nivelul trei – de automatizare condiționată – cere șoferului să fie gata să preia controlul asupra mașinii în orice moment, dar nu îl mai implică direct permanent. Un asemenea grad de automatizare a devenit posibil pentru că tehnologia a cunoscut, în ultimii ani, un salt deosebit din punct de vedere al capacității de procesare, dar și pentru că industria auto a început să pună un accent tot mai mare pe ea.

Este și motivul pentru care avem, în echipa noastră Porsche Engineering de la Cluj, peste 200 de programatori care lucrează împreună pe proiecte. Vorbim de o echipă diversă, cu competențe digitale din toate domeniile, care completează eforturile de inginerie și design.

Automatizarea accentuată apare la nivelul patru, acolo unde șoferul are opțiunea de a controla mașina, dar intervenția sa nu mai este necesară. Respectându-se anumite condiții, automobilul este capabil să ruleze independent.

Desigur, ultimul nivel presupune automatizarea completă, care permite șoferului, practic, să devină pasager pe scaunul din față. Nici aici intervenția lui nu este complet eliminată, dar este în mod cert neesențială. Inteligența Artificială este, evident, cea care permite dezvoltarea automatizărilor care intervin la nivelurile patru și cinci de autonomie, dat fiind că timpul de procesare este vital pentru siguranță și trebuie să fie de ordinul zecilor de milisecunde.

La Porsche Engineering în Cluj lucrăm acum la un concept de nivel trei, de autonomie ridicată, în anumite condiții bine stabilite. Pentru acesta avem nevoie de o suită de senzori de tip cameră, radar și lidar.

Senzorii furnizează informații din lumea reală, în timp real. Camera, de exemplu, oferă posibilitatea de a identifica, din imagini, diferite obiecte de intere cum ar fi mașini, benzi de circulație, semne de circulatie, pietoni, etc. Radarul detectează diferite proprietăți ale obiectelor pe baza analizei undelor reflectate de către acestea. În fine, lidarul generează o hartă 3D în jurul mașinii, pe baza reflexiei fasciculelor laser.

Trei funcții care dau mai multă independență mașinii

Conceptul la care lucrăm presupune crearea a trei funcții distincte pentru mașină – una este asemănătoare percepției umane, alta este cea de trasare a itinerariului, iar a treia este de decizie. Astfel, pe baza informațiilor primite de la senzori, automobilul își creează propria hartă virtuală a mediului înconjurător.

Procesarea datelor poate fi individualizată pentru fiecare tip de senzor sau poate conține un nivel de fuziune prin care se selectează informațiile relevante pentru fiecare dintre aceștia. Cele mai noi modele de senzori folosesc Inteligența Artificială pentru procesarea datelor fizice, fapt care sporește acuitatea „percepției”. Pentru reducerea bruiajului și a incertitudinii datelor folosim diferiți algoritmi și tipuri de filtre.

Planificarea itinerariului ține cont atât de traiectoria vehiculului nostru, cât și de parcursurile obiectelor sau vehiculelor din jurul nostru. În funcție de toate acestea, alege ruta optimă ca siguranță, confort și eficiență. Stabilește, de asemenea, când e cazul să accelerăm, cu ce viteză trebuie să rulăm și cum trebuie să virăm, totul în câteva fracțiuni de secundă.

Faza de decizie este cea mai importantă. Orice decizie trebuie supervizată și validată din punctul de vedere al siguranței pasagerilor și a celorlalți participanți la trafic. Aici folosim mai multe standarde în domeniu care presupun elaborarea de sisteme redundante și validate calitativ în cel mai mic detaliu, cum ar fi ISO26262, iar în condiții de redundanță, care presupun calculul mai multor traiectorii, implementăm un algoritm de arbitrare.

[related]

Cu evoluția industriei auto spre automobilele electrice și autonome și, cu experiența anilor de lucru în Porsche Engineering în care am văzut cât de repede conceptele pot deveni funcții reale, folosite de zeci de mii de șoferi, putem avea încredere că viitorul e aproape. În materie de mașini e reprezentat de conducerea autonomă.