Как работает современный автопилот: 6 уровней восприятия реальности
Автопилот в серийной машине меньше десяти лет назад был только в фантастике, но уже сейчас автопроизводители всерьез занимаются проектами, которые полностью освободят человека от необходимости самостоятельно управлять авто.
При этом, разумеется, беспилотные машины появились не за один день, и на пути к полной автономности автопилот прошел долгий путь эволюции. Редакция APnews разобралась с тем, сколько существует уровней автономности у автопилотов, и чем первый уровень отличается от пятого.
Базовые принципы работы автопилотов
Первое, что стоит понимать - несмотря на то, что уже сейчас по улицам городов ездят Tesla с системой поддержки водителя (все же не автопилотом), государство не сертифицирует такие системы. Каждая компания сама присваивает своему автопилоту (или более простой системе помощи) уровень, так что ориентироваться на них стоит с опаской.
При этом сами уровни создали не в Tesla, Mercedes или General Motors. Уровни установлены организацией SAE International. Это профессиональная ассоциация инженеров-автомобилестроителей. Описанные ими уровни автономности обозначают, как далеко продвинулась конкретная система автоматизации задачи вождения транспортного средства. Всего существует шесть уровней развития автопилота - от нулевого, когда никакой автоматизации нет и в помине, до пятого уровня, который пока что встречается исключительно в фантастике.
В своей работе беспилотные системы опираются на работу датчиков (чем их больше - тем лучше), объем вычислительной мощности, а также структуру системы. Правильный автопилот - это еще и искуственный интеллект, который должен уметь заниматься машинным обучением. То есть алгоритмы, которые могут корректировать себя и повышать свою эффективность по мере получения большего количества данных - обязательное условие на высоких уровнях автоматизации.
Уровень 0 - никакой автоматизации
Но начинаем мы путь к идеальному автопилоту с нуля - когда в системе управления автомобилем нет никакой автоматизации. Это не означает, что водитель остается один на один с дорогой - в машине может быть система ABS (антиблокировочная система, которая спасает от блокировки колес при экстренном торможении), но при этом в автомобиле не будет никакого автопилота. Все потому, что система включается только, когда водитель нажимает на педаль.
То же самое касается и обычного круиз-контроля - ведь его нужно активировать и деактивировать вручную - сбросить скорость перед медленно едущим впереди автомобилем такая система не сможет. Так что даже многие современные автомобили с массой электронных помощников все еще находятся на нулевом уровне развития автопилота.
Уровень 1 - зачатки автоматизации
Адаптивный круиз-контроль - это буквально новый уровень. Да, его все еще нужно активировать вручную, но после этого система будет сама поддерживать выбранную скорость и (это важно) сама будет замедляться, чтобы не врезаться в едущий впереди автомобиль. Конечно, это автоматизация только при определенных обстоятельствах, но все же.
В широком смысле беспилотная система первого уровня - это система, способная управлять либо рулением, либо изменением скорости при ограниченных обстоятельствах, но на постоянной основе. Но заниматься обеими задачами одновременно система первого уровня все еще не может.
Уровень 2 - частичная автоматизация
Именно система такого уровня используется в автомобилях Tesla. Но несмотря на то, что со стороны может показаться, что это уже автопилот, на самом деле до этого статуса нам еще далеко. Все дело в том, что на втором уровне система сама справляется и с рулежкой, и с управлением скоростью, но только при определенных обстоятельствах.
К примеру, при езде по трассе Tesla Model S прекрасно справляется с удержанием на полосе и поддержанием нужной скорости. Однако при съезде с шоссе управление сразу же переходит к водителю. Да и в экстренной ситуации водитель должен быть готов перехватить управление на себя.
Иными словами, на втором уровне автоматизации система работает, но при этом водитель должен быть готов незамедлительно вмешаться в процесс. Именно поэтому в той же Tesla система дает визуальное напоминание через 30 секунд после того, как водитель снял руки с рулевого колеса. За визуальным следует звуковое предупреждение через 45 секунд. Через минуту без вмешательства со стороны водителя система автопилота отключается и не может быть включена, пока автомобиль не будет перезапущен.
Уровень 3 - более продвинутая частичная автоматизация
Наверное, правильнее это было бы назвать уровнем 2,5. Все-таки при сравнении второго уровня (продвинутый помощник) и четвертого (настоящий автопилот) увидеть разницу легко. Но вот разница между вторым и третьим уровнем... Мы просто приведем цитату из документов SAE:
"Устойчивая и определенная в рабочей области разработки производительность автоматизированной системы вождения во всей динамической задаче движения с ожиданием того, что пользователь динамической задачи движения, готовый к возврату, восприимчив как к запросу автоматизированной системы управления на вмешательство, так и к проблемам, связанным с ее производительностью, с системными сбоями в других системах транспортных средств, и среагирует соответствующим образом".
Так выглядит описание беспилотных систем третьего уровня. Выглядит не слишком понятно, не так ли? В замешательстве находятся и автопроизводители. В результате часть компаний просто отказалась от разработок автопилотов третьего уровня, сразу переходя от продвинутого ассистента к полноценному автопилоту. Однако некоторые, например Audi, определили для себя беспилотную систему третьего уровня так: по функционалу это все еще автопилот второго уровня, но он дает водителю больше времени на то, чтобы отреагировать. Хотя полностью расслабиться у пилота все же не получится.
Уровень 4 - настоящий автопилот. Почти
Оговоримся сразу - сейчас в мире есть всего один автомобиль с автопилотом четвертого уровня. И функционирует он... всего в одном городе мира - в городе Чандлер, штат Аризона. Речь о проекте Google Waymo, который в этом городке выполняет функции такси. И причин для такого ограниченного применения подобных автомобилей хватает.
Во-первых, автопилот четвертого уровня способен функционировать только при идеальных условиях. Идеальная погода, правильно работающая ориентация в пространстве и доступ к позиционированию на трехмерных картах местности. При соблюдении этих условий автомобилю, в общем-то, водитель и вовсе не нужен. Но стоит, например, пойти дождю, как автопилот четвертого уровня превратится в тыкву.
Посмотреть эту публикацию в Instagram
When the WaymoDriver is at the wheel, you can just sit back and watch your journey unfold on screen.
Публикация от Waymo (@waymo)
Уровень 5 - настоящий автопилот. Точка
Если система четвертого уровня может функционировать самостоятельно только в пределах каких-то ограничений, то автопилот пятого уровня - это полное безусловное автоматическое вождение. На данный момент это мечта, которой не удалось достичь никому, но мечтать ведь не вредно?
Главная проблема, которая мешает появлению автопилота пятого уровня в том, что вождение, вообще-то, очень сложная задача. Даже успешно функционирующие автопилоты четвертого уровня могут работать только в очень ограниченных областях. Тот же Google Waymo, который неплохо справляется с задачами в пригородном Чандлере, вряд ли сможет проявить себя в Киеве. И дело не только в том, что у автомобиля нет трехмерной карты местности столицы Украины.
Просто количество сценариев, которые возникают на дорогах нашего города, способны перегрузить живого человека, что уж говорить об искусственном интеллекте. Надежда тут только на то, что уже сейчас по всей Земле ездят тысячи беспилотных автомобилей, которые собирают кучу информации, на которой можно обучаться.
Так что пусть заявления BMW и Tesla о появлении автопилота такого уровня в ближайшие несколько лет вряд ли осуществятся, надежда на настоящий автопилот жива. В конце концов, еще десяток лет назад даже автопилоты второго уровня были скорее фантазиями энтузиастов, чем рабочими системами.
Audi BMW General Motors Mercedes Tesla
