Mitä ovat itseajavat autot ja miten ne toimivat?

Key Takeaways

• Itseajavat autot käyttävät antureita ja kameroita 3D-kuvan luomiseen ympäröivästä maailmasta, jolloin ne voivat ajaa turvallisesti ilman kuljettajan väliintuloa.
• Itseajavat autot kuuluvat eri automaatiotasojen alle autoista, jotka vaativat ihmisen suorittamaan jokaisen ajotehtävän, autoihin, jotka voivat ajaa yleisillä teillä ilman ihmisen toimenpiteitä.
• Itseohjautuvan auton ohjelmisto luottaa vahvasti tekoäly- ja koneoppimisalgoritmeihin tehdäkseen päätöksiä ympäristön muuttujien perusteella, ja nämä algoritmit paranevat, kun tiellä vietettyä aikaa enemmän.

Ideaali täydellisen itseajavan auton luomiseen on ollut suosittu autojen alusta lähtien. Yli vuosisadan innovaatioiden ja teknologisten läpimurtojen jälkeen olet lähempänä kuin koskaan autoa, joka voi ajaa itse, sillä useat yritykset työskentelevät projekteissa jo yleisillä teillä.

Mutta miten itseajavat autot toimivat? Ja kuinka lähellä olet saavuttaa robo-kuljettajan unelmasi?

Mitä ovat itseajavat autot?

Kuten nimestä voi päätellä, itseohjautuvat (kutsutaan myös autonomiseksi) ajoneuvot ovat autoja, jotka ajavat itse. Suurin osa nykyaikaiset itseajavat autot vaatia kuljettajan läsnäoloa ottamaan vastaan ​​hätätilanteessa. Hätätilanteiden tai tilanteiden ulkopuolella, kun auto alkaa toimia epäsäännöllisesti, sen oletetaan hoitavan suurimman osan ajosta ilman kuljettajan toimenpiteitä.

Kuinka itseajavat autot toimivat?

Itseajavat autot käyttävät antureita ja kameroita 3D-kuvan luomiseen ympäröivästä maailmasta. Kehittyneitä ohjelmistoja käytetään sitten havaitsemaan autoja, ihmisiä ja esteitä tiellä, jolloin ajoneuvo voi ajaa itse turvallisesti liikennesääntöjä noudattaen.

Monet yritykset työskentelevät tämän tekniikan parissa, mikä tarkoittaa, että on olemassa useita erilaisia ​​lähestymistapoja itseajavan auton valmistamiseen. Myös itseohjautuville autoille on määritetty eri tasoja erilaisilla ominaisuuksilla.

Varaa ja hyppää itseohjautuvaan Waymo-taksiin on yksi helpoimmista tavoista kokeilla itse ajavaa autoa, mutta sinun on oltava Arizonassa ensimmäisellä Waymo-matkallasi.

Selitetty itseajavien autojen tasot

Suurin osa maailman itseohjautuvista autoista ei ole täysin itseohjautuvia malleja, ja ne kuuluvat kuuden eri automaatiotason alle, joista jokainen tarjoaa paremman automaation kuin edellinen.

• Tason 0 autoissa ei ole automaatiota ja jokainen ajotehtävä vaatii ihmisen.
• Tason 1 autoissa on kuljettajaa avustavia ominaisuuksia, kuten vakionopeudensäädin, mutta ajoneuvon kuljettamiseen tarvitaan ihminen.
• Tason 2 autoissa on osittainen automaatio. Tämä tarkoittaa, että he voivat hallita asioita, kuten ohjausta, mutta vaativat silti ihmisen ajamaan.
• Tason 3 autoissa on ehdollinen automaatio, jonka avulla ne voivat reagoida ympäristöön ja suorittaa ajotehtäviä.
• Tason 4 autoissa on korkea automaatio, mikä mahdollistaa auton ajamisen täysin geoaidatuilla alueilla.
• Tason 5 autoissa on täysi automaatio, ja ne voivat ajaa yleisillä teillä ilman ihmisen toimenpiteitä.

Kolme ensimmäistä tasoa edellyttävät, että ihminen hallitsee ajoneuvoa sen ajon aikana, kun taas loput kolme vaativat rajoitettua tai nollaa ihmisen vuorovaikutusta. Jokainen ajoneuvon automaation taso on virstanpylväs, mutta taso viisi on jännittävin, ja sen saavuttamiseksi monet yritykset tekevät lujasti töitä.

Itseajavien autojen laitteisto

Yllättäen laitteistorajoitukset eivät ole suuri ongelma itseajavien autojen tilassa. Teoriassa ainoat anturit, joita tarvitset itse ajavan auton toimimiseen, ovat tavalliset kamerat, ja ohjelmistoprosessointi tekee raskaan noston. Tietysti on kuitenkin paljon turvallisempaa käyttää erilaisia ​​antureita, jotta ohjelmistolle saadaan mahdollisimman paljon tietoa.

Kuinka LiDAR toimii itseajavissa autoissa?

Valontunnistus- ja etäisyys- tai LiDAR-anturit mittaavat syvyyttä ja tuottavat tarkan 3D-mallin itse ajavan ajoneuvon ympäristöstä. Tämä saavutetaan lähettämällä miljoonia laserpulsseja joka sekunti ja mittaamalla aika, joka kuluu kunkin pulssin heijastumiseen. Mitä pidempi heijastusaika, sitä kauempana kohde on anturista.

Tämä auttaa itse ajavaa autoa ymmärtämään ympäristöään ja sitä ympäröivät esineet. Tämä sisältää rakennukset, ihmiset ja eläimet sekä kaiken muun, minkä ajoneuvo ajaa ohi. Kirkkaana päivänä LiDAR on kaikki mitä auto tarvitsee liikkuakseen vilkkaassa kaupunkiympäristössä. Sen suorituskyky kuitenkin laskee sateessa tai sumussa, ja tämän vuoksi itseajavat autot eivät voi luottaa siihen, että LiDAR on ainoa anturityyppinsä.

Kuinka tutka toimii itseajavissa autoissa?

Tutka suorittaa samanlaisen roolin kuin LiDAR automatisoiduissa ajoneuvoissa. Sen sijaan, että se lähettäisi lasereita, se lähettää radioaaltoja ja mittaa ympärilläsi olevien esineiden heijastuksia. Tavoitteena on silti ymmärtää autoa ympäröivä ympäristö.

LiDAR-anturien resoluutio on 10 kertaa suurempi kuin tutkan, mutta huonot sääolosuhteet eivät vaikuta tutkaan. Tutkaanturit ovat myös halvempia kuin LiDAR-anturit.

Kuinka visuaaliset kamerat toimivat itseajavissa autoissa?

Yritykset, kuten Googlen Waymo, käyttävät LiDAR-, tutka- ja tavallisia kameroita pääanturiryhmissään. Tesla puolestaan ​​on päättänyt investoida täysin tavallisiin kameroihin ja edistyneisiin ohjelmistoihin navigoidakseen teillä itsenäisesti.

Kasvojentunnistustekniikka on ollut olemassa jo pitkään, vaikka sitä onkin käytetty enimmäkseen älypuhelimissa ja edistyneissä tietoturvaratkaisuissa. Itseohjautuvilla autoilla tavoitteena on viedä tämä uudelle tasolle koneoppimiseen perustuvalla objektitunnistuksella, havaita rakennuksia, autoja, ihmisiä ja kaikkea muuta ajoneuvosi ympärillä.

Muut itseajavien autojen anturit

Tutka, LiDAR ja tavalliset kamerat ovat usein pääantureita itseajavassa autossa, mutta joissakin ajoneuvoissa on enemmänkin. Lisälaitteet, kuten ultraäänianturit, antavat autolle entistä paremman ymmärryksen ympäristöstään. Näin itse ajavat autot voivat reagoida ei-visuaalisiin vihjeisiin, kuten ambulanssin sireenien ääneen.

Itseajava auto "Aivot"

Olipa kyseessä Tesla, Waymo tai mikä tahansa muu itseohjautuva autojärjestelmä, kaikki nämä ajoneuvot tarvitsevat keskustietokoneen tai "aivot" antureidensa antamien tietojen käsittelemiseksi. Nvidian Drive AGX -alusta on johtava esimerkki tästä, mutta jotkut autonvalmistajat päättävät kehittää tämän tyyppistä tekniikkaa talon sisällä.

Ohjelmisto itseohjautuvien autojen takana

Toimivien itseajavien autojen ohjelmistojen rakentaminen on yksi valmistajien suurimmista haasteista. On suhteellisen helppoa luoda ohjelma, joka käyttää tiemerkintöjä ja sijaintitietoja nykyaikaisten teiden seuraamiseen. Mutta mitä tapahtuu, jos toinen auto katkaisee sinut tai eläin juoksee tielle?

Tiet eivät ole ennustettavissa olevia paikkoja. Itseajavan auton ohjelmiston on kyettävä reagoimaan valtavaan joukkoon erilaisia ​​tilanteita, joista monia on mahdotonta ohjelmoida etukäteen.

Tekoäly ja koneoppiminen itseohjautuvissa autoissa

Tekoäly on itseohjautuvan autoteollisuuden ytimessä. Pohjimmiltaan tällaiset autonomiset ajoneuvot pyrkivät jäljittelemään ihmisaivoja ajon aikana, mikä tarkoittaa, että niiden on kyettävä tekemään päätöksiä valtavan määrän muuttujien perusteella. Tämä sisältää tien osana olevat risteykset ja liikennemerkit sekä ajoneuvot, ihmiset ja muut esteet, jotka tavallinen kuljettaja yleensä tietää.

Ihmisiltä olisi aivan liian aikaa vievää luoda tietokantoja ja algoritmeja, jotka tunnistavat täydellisesti kaiken tiellä olevan. Sen sijaan valmistajat, kuten Tesla, käyttävät koneoppimista algoritmien kouluttamiseen ja parantamiseen.

Itseohjautuvien autojen koneoppimisalgoritmien on aloitettava joistakin perustiedoista, mutta valtava osa niiden oppimisesta tapahtuu tiellä. Tämän vuoksi on niin tärkeää, että yritykset voivat testata autojaan oikeilla teillä, mutta se tarkoittaa myös sitä, että itseajavat autot vain paranevat mitä enemmän he ajavat.

Tielle astuva jalankulkija on hyvä testitapaus itse ajavan auton koneoppimiselle. Autolla on useita vaihtoehtoja tässä skenaariossa; se voi yrittää väistää jalankulkijan ympäri, painaa jarrua ja yrittää pysähtyä tai käyttää äänimerkkiä varoittaakseen jalankulkijaa. Useimmat itseohjautuvat autot ottavat aktiivisen lähestymistavan tällaisiin esteisiin ja sulkevat pois viimeisen vaihtoehdon.

Tästä eteenpäin sen on päätettävä, onko parasta väistää vai jarruttaa ottaen huomioon asiat, kuten nopeus, matka, sääolosuhteet ja monet muut ympäristötekijät. Jos käännös tuo auton esimerkiksi vastaantulevan liikenteen tielle, se todennäköisesti valitsee jarrujen käytön.

Epäonnistuminen ja onnistuminen oikein auttavat itse ajavaa autoa oppimaan ratkaisemaan samanlaisia ​​ongelmia tulevaisuudessa. Ihannetapauksessa nämä tiedot jaetaan itseohjautuvien autojen kesken, jotta ne voivat kehittyä yhdessä.

Tekoälyn ohella itseajavan auton kulissien takana on paljon muita ohjelmistoja. GPS-kartoitusjärjestelmät auttavat autoa navigoimaan tiellä tarkasti, kun taas kuljettajan valvontajärjestelmät varmistavat, että ratissa oleva henkilö on keskittynyt jopa itseajavassa tilassa.

Jokainen itseajava autoyritys suhtautuu ohjelmistoihin eri tavalla, mikä tarkoittaa, että on harvinaista, että ne ovat avoimesti työkalujensa toiminnasta.

Ovatko itseajavat autot turvallisia?

On reilua kyseenalaistaa nykyaikaisten itseohjautuvien autojen turvallisuus, varsinkin kun autonomiseen ajamiseen liittyvien kuolemien ja loukkaantumisten määrä kasvaa. Kuten näet monien itseohjautuvien autojen kuljettajan tietoisuuden valvontajärjestelmien yleisyydestä, jopa niiden valmistajat tietävät, etteivät ne ole vielä täydellisiä.

Mutta siitä ei ole kysymys. Itseohjautuviin autoihin on vielä matkaa. Tämä tarkoittaa, että autonomisten autojen fanien on odotettava vain vähän kauemmin saadakseen käsiinsä tekoälyohjattu ajoneuvo, joka ajaa itse ja voi jopa saada itsensä takaisin.