Беспилотные автомобили: между фантастикой и утилитарностью

Как работают беспилотные автомобили, почему так сложно сделать абсолютно автономный автомобиль и когда все же исчезнет потребность в водителях

В основе работы беспилотного автомобиля лежит несколько ключевых технологий: компьютерное видение, глубинное обучения, роботехника и навигация. Рассмотрим коротко, в чем заключается роль каждой из этих технологий.

Благодаря технологиям компьютерного видения автомобили могут «видеть», что их окружает. Это система восприятия информации - «глаза» и «уши» автомобиля. Она состоит из видеокамер, радаров и лазеров. Камеры фиксируют последовательность определенных картинок. Обычно они переводятся в черно-белый формат для ускорения обработки. Далее каждому пикселю на картинке присваивается определенное числовое значение, которое отражает, насколько интенсивным является его цвет. Таким образом каждая картинка превращается в числовую матрицу.

Задача следующей технологии - глубинного обучения - трактовка этой матрицы, получение полезной информации из снятой картинки и принятия соответствующих решений. Анализ проводят искусственные нейросети. Например, одна такая нейросеть может, получив картинку в виде числовой матрицы, выдать результат, есть перед автомобилем пешеход. В отличие от классического подхода к программированию ответ не является следствием встроенных правил, ведь просто нереально прописать все возможные варианты пребывания пешехода перед автомобилем. Нейросети взамен проходят через так называемое тренировки: им показывают несколько миллионов фотографий с указанием, есть на фото пешеход или нет. Беспилотные автомобили полагаются на множество таких нейросетей, которые помогают различать не только людей, но и соседние автомобили, полосы движения, расстояние до тех или иных объектов, скорость изменения этого расстояния и тому подобное. Проанализировав таким образом всю информацию, полученную от камер, радаров и лазеров, принимается решение о необходимых действий: торможение, ускорение, остановки, изменения полосы движения и тому подобное.

Следующая составляющая беспилотного автомобиля - роботехника - непосредственно отвечает за воплощение принятого решения.

И, наконец, система навигации помогает автомобилю ориентироваться на дороге и выбирать правильный маршрут.

Все это звучит довольно оптимистично, и такие гиганты, как Tesla, Uber и Waymo, обещают выпустить полностью автономные автомобили уже в ближайшие годы. Однако многие эксперты не разделяет этого оптимизма по ряду вызовов, на которые производители беспилотных автомобилей пока не в состоянии ответить.

Первоочередной проблемой, конечно же, является безопасность таких автомобилей. Основная задача состоит в том, чтобы построить систему, которая воспринимала бы ситуацию на дороге лучше, чем человек-водитель. По статистике США, на одну смерть на дороге приходится 1 млн часов вождения. Если не принимать во внимание тех, кто садится за руль под хмельком или пишет сообщение во время движения, получится еще меньше: одна роковая ошибка на 10 млн часов вождения. Именно такого уровня безопасности пытаются достичь производители беспилотных автомобилей, но, к сожалению, пока системы ошибаются гораздо больше: один раз в несколько десятков тысяч часов вождения, то есть примерно в тысячу раз чаще, чем трезвые и сознательные водители.

Второй вызов заключается в создании системы, которая могла бы принимать обоснованные решения. Например, насколько быстро ехать и когда перестраиваться.

Но определение того, что является «обоснованным» в той или иной ситуации, не так техническому заданию, как регуляторным. Когда автомобиль без водителя принимает любое решение, он идет на компромисс между безопасностью и полезностью: максимального уровня безопасности будет достигнуто, если машина будет стоять на месте или ехать очень медленно, но тогда она перестает быть полезной. Поэтому в этом вопросе регуляторы формализовать разумные пределы для таких решений, а автопроизводители соответствующим образом запрограммировать свои автомобили. Кроме того, упомянутый механизм обеспечит правовые рамки для оценки вины, когда беспилотные автомобили будут попадать в аварию: если система принятия решений вышла за допустимые пределы, отвечать должен производитель автомобиля.

Наконец, последний вызов заключается в том, чтобы сделать беспилотные автомобили доступными для потребителей. Цена должна быть такой, чтобы потребители массово готовы были переходить на эти модели. Как показывают исследования рынка, доплата за функцию автопилота не должна превышать несколько тысяч долларов. Тогда как сегодня технологии, которые обеспечивают управление автомобилем без водителя, стоят десятки тысяч долларов. А это значит, что беспилотные модели интересуют только бизнес, который занимается грузовыми или пассажирскими перевозками и желает сэкономить на оплате труда водителя, по крайней мере в США превышает десятки тысяч долларов.

Итак, перед автопроизводителями стоит непростая задача повысить безопасность беспилотных автомобилей, снизив при этом стоимость соответствующих технологий в несколько раз. Поэтому вряд ли стоит ждать массовый выпуск беспилотных автомобилей для конечных потребителей в ближайшие пять лет. Между тем первые беспилотные такси могут появиться уже в 2021-2022-м.