Рейтинг@Mail.ru

Настоящее и будущее автопилотов: скоро ли роботы захватят дороги?

29.12.2019, автор: Александр Визаулин


Ещё до относительно недавних пор автопилот был если не пределом мечтаний писателей фантастов, то от силы прерогативой воздушных судов и железнодорожного транспорта. Да и то такие системы скорее напоминают автомобильный круиз-контроль, никоим образом не способный полностью заменить человека. Внедрение подобных новшеств в автомобили намного проблематичней, ведь дорожная обстановка, включающая большое количество участников с порой непредсказуемым поведением, в этом случае гораздо сложнее. Тем не менее, в последнее время в сфере автомобильных автопилотов наблюдается небывалое оживление, позволяющее надеяться на кардинальное повышение безопасности дорожного движения, если не изменение принципов и приоритетов последнего в общем и целом. А всё что касается безопасности автомобилей, их водителей и остальных участников дорожного движения – это безусловный конёк компании «Угона.нет», поэтому мы и решили вникнуть в эту тему более подробно.

Уровни беспилотности автомобилей

Общепринятая нынче классификация уровней беспилотности автомобилей (так называемая шкала SAE) – дело рук американского Сообщества автомобильных инженеров (SAE International). Согласно ей, помимо не подразумевающего вообще никакой автоматизации «нулевого уровня», выделяется ещё пять категорий, и представители двух-трёх из них уже вовсю колесят по дорогам, в том числе и нашей страны.

Самый распространённый сегодня – Автопилот-1 «без ног», появившийся в конце 90-х годов. Подразумевает наличие одного или нескольких элементов:

  •  адаптивного круиз-контроля, предназначенного для поддержания заданной скорости движения на более-менее прямых участках дороги и соблюдения безопасной дистанции между участниками движения без непосредственного участия водителя
  • парктроника для помощи при парковке
  • системы предупреждения выезда из полосы

Все эти системы хоть и оказывают существенную помощь водителю, но не избавляют его от необходимости самостоятельно управлять автомобилем.

Автопилот-2 «без рук» стал массово внедряться примерно в 2016-2017 годах, в частности в автомобили Tesla, Mercedes E-Class, BMW X3 и некоторые другие серийные модели. Автопилот такого уровня уже ощутимо контролирует автомобиль, при необходимости осуществляя торможение, ускорение и руление, однако водитель должен быть в любой момент готов принять управление, ведь система далеко не всегда адекватно реагирует на дорожную обстановку – в этом мы убедились на личном опыте.

Автопилот-3 «без глаз» – начал устанавливаться в некоторые автомобили с 2019 года. В данном случае кроме стандартных датчиков и сенсоров (радаров, камер, лидаров, GPS и пр.) ответственность за полное управление автомобилем временами берёт на себя довольно продвинутый искусственный интеллект. Увы, но способности последнего пока далеки от идеала, так что вздремнуть за рулём не получится – водительский контроль за дорожной ситуацией всё ещё обязателен, но времени на реакцию немного больше, чем в машинах второго уровня.

Автопилот-4 «без внимания» позволит водителю заниматься своими делами, принимая управление автомобилем только в некоторых особо сложных ситуациях. Ну а Автопилот-5 «без водителя» красноречиво раскрывает свои возможности одним названием. Системы двух последних уровней пока что находятся на стадии разработки и когда они будут готовы к внедрению неизвестно – точных дат пока что не заявлял ни один из автопроизводителей, работающих в этом направлении. Такие автомобили будут оперировать не только информацией, добытой собственными «органами чувств», но и данными, полученными с «облачных» хранилищ и от других таких же транспортных средств на дороге. Конечно, чтобы всё это работало требуется высокоскоростное и повсеместное покрытие сотовых сетей с инфраструктурой 5G. По мнению экспертов, ожидать полной автономности раньше 40-х годов нашего века не стоит, однако автопилоты продолжат совершенствоваться быстрыми темпами, заметно упрощая быт автомобилистов, и делая его более безопасным.

Тест-драйв автопилота в зимних российских реалиях

Итак, с целью убедиться на практике, на что способен автопилот, уже сегодня активно устанавливаемый на серийный автомобили, мы раздобыли в своё временное распоряжение автомобиль Mercedes, относящийся ко второй категории беспилотных машин. Тест-драйв проводился не на специально оборудованном треке, а прямиком в «боевых» условиях, то бишь, на обычной городской дороге и в компании других ничего не подозревавших участников дорожного движения. Вдоволь поколесив по городу, мы благополучно вернулись на базу, успев за время этого импровизированного теста получить немало адреналина и сделав однозначный вывод, что современные автопилоты пока что ещё оставляют желать лучшего – по крайней мере, в реалиях отечественных дорог и российского зимнего климата уж точно!

Но прежде чем говорить о том, что именно нас смутило, ознакомимся для начала с элементами оборудования, которым оперирует система автопилота нашего подопытного. Во-первых, это радар, определяющий расстояние до расположенных перед ним объектов, и измеряющий скорость их движения. Во-вторых, лидар – устройство, с большой частотой генерирующее пучки лазерных лучей по всему периметру автомобиля. Отражаясь от окружающих объектов, лучи возвращаются, и на основе полученных таким образом данных система создаёт 3D-модель текущей дорожной обстановки. В-третьих, это так называемое «стерео-зрение» – камеры, распознающие элементы обстановки по ходу движения автомобиля (к примеру, дорожные знаки, светофоры, разметку, стационарные или движущиеся объекты). Также в систему автопилота этой категории входят ультразвуковые сенсоры и GPS. Последний, к сожалению, на российских дорогах далеко не столь информативен, как того хотелось бы, и как должно быть по расчётам разработчиков.

Собранная всеми вышеперечисленными устройствами информация поступает в вычислительный центр, который её обрабатывает и анализирует, принимая в итоге то или иное решение по управлению автомобилем. Увы, но в реалиях российской зимы и состояния немалой части автодорог отнюдь не всё так просто, и хитроумная система далеко не всегда работает корректно. Разметка полотна, равно как и дорожные знаки, зачастую находятся под слоем грязи и снега, а поэтому информация не считывается должным образом. Да и сами датчики, камеры и сенсоры также могут оказаться забрызганными или оледеневшими, перестав работать правильно. Далеко не всегда автопилот адекватно срабатывает и на переходящего дорогу пешехода – торможение во многих случаях начинается или очень заблаговременно, или, что ещё хуже, не происходит вовсе. Посмотрев прикреплённое видео, вы убедитесь, что автопилот второй категории далеко не идеален, и водителю всегда нужно быть начеку – в противном случае неприятностей не избежать. По крайней мере, нам он неплохо «пощекотал» нервы, принимая порой не совсем адекватные решения без уведомления водителя. Впрочем, во время парковки, на загородной трассе или в затяжной «пробке» такие системы, даже при их текущем уровне эволюции, действительно помогают, избавляя водителя от лишней утомляемости.

«Зимний город»: битва отечественных автопилотов 5-го уровня

Следующая часть нашего знакомства с существующими системами автопилота – это наблюдение за технологическим соревнованием Up Great «Зимний город», в котором приняли участие отечественные инженеры и их разработки. Организаторы конкурса попытались максимально точно воспроизвести обычную дорожную обстановку, а также все те трудности, о которых мы упоминали выше: сложные погодные условия, низкую "читаемость" разметки дорожного полотна, типичное поведение участников движения и так далее. Команды со всей страны должны были подготовить и вывести на старт полностью беспилотные транспортные средства 5-й категории, которые могли бы двигаться в автономном режиме в разное время суток в зимнее время, соблюдая Правила дорожного движения РФ в условиях инфраструктуры города.

Для проведения соревнования, призовой фонд которого составил, на секундочку, 175 миллионов рублей, был построен целый мини-город с небольшим участком загородной трассы. Общая протяжённость одного круга составляла 5 км, участники должны были пройти 10 кругов не более чем за 3 часа, при этом за любое нарушение ПДД им начислялось штрафное время, а также нависала угроза дисквалификации. Следует отметить, что соревнования такого рода с участием беспилотных автомобилей ранее уже многократно проводились в США, однако уровень их сложности явно не дотягивал до того, который предложил своим гостям наш «Зимний город». Движение там осуществлялось в ясную летнюю погоду в условиях идеальной видимости и при отсутствии каких-либо осадков – то есть, безо всех тех технологических и прочих преград, с которыми сталкиваются автопилотные системы в России. Что касается подобного рода масштабных полигонов для тестирования беспилотных автомобилей, то они существуют в Мичигане и Южной Корее, но в отличие от нашего опять же не обеспечивают требуемых климатических условий.

Естественно, бюджеты команд-финалистов существенно отличались, а конечные затраты составили в среднем от двух до семи миллионов рублей, однако набор используемого оборудования у всех оказался более-менее одинаковым. В него вошли радары ближнего и дальнего действия, камеры для обеспечения стерео-зрения, лидары, системы высокоточной инерциальной навигации и центры обработки данных. Иными словами, все команды использовали проверенное «железо» от сторонних разработчиков, широко используемое в разных автопилотах. Самое же главное – это программное обеспечение, отвечающее за приём, обработку и анализ поступающей информации, и вот его-то разработкой и занимались отечественные специалисты. По сути это ничто иное как пресловутый искусственный интеллект, обязанный за доли секунды принять верное решение на основе полученных с электронных «органов чувств» автомобиля данных. Поэтому, хотя каждый из автомобилей и имел удалённую связь со своими создателями, в ход гонки последние не вмешивались – управление осуществлялось полностью в автономном режиме стараниями самого автопилота.

Сразу же скажем, что из заявленных на отборочный этап 33 отечественных команд до финала «Зимнего города» дошли только пять экипажей. Все они стартовали с определённым интервалом, однако по ходу прохождения маршрута траектории их движения время от времени пересекались, что делало всю картину более реалистичной. С той же целью на треке постоянно курсировали и другие автомобили с профессиональными водителями за рулём. Что касается особенностей маршрута, то таковыми являлись: перекрёстки (как со светофорами, так и нерегулируемые), дороги с односторонним движением, запрещающие знаки, железнодорожные переезды, круговое движение, гравийные участки, разные виды разметки дорожного полотна, тоннель с блокировкой GPS-сигнала, имитатор тумана, «лежачие полицейские» и «манекены-пешеходы». Кроме того, все дорожные знаки были нарочно испачканы с целью дополнительного затруднения машинного зрения.

Что ж, не будем пересказывать ход событий после того как прозвучала стартовая сирена – как говорится, лучше один раз увидеть, чем сто раз услышать, что мы и предлагаем вам сделать. Сообщим лишь, что в процессе случались и нарушения, и поломки, и прочие курьёзы, из-за которых финальную часть соревнования даже пришлось приостановить на несколько часов. В итоге гонка заканчивалась уже затемно, что стало дополнительной преградой для участников, а до финиша дошёл всего один-единственный экипаж, да и тот не в совсем целом виде!

Автор: Александр Визаулин