зачем используют беспилотные автомобили google
Беспилотные машины Google выехали на улицы Маунтин-Вью
Вчера автомобили производства Google появились на улицах Маунтин-Вью. Компания приступила к новому этапу тестирования прототипа.
До этого времени машины необычного вида обкатывали на полигоне военно-воздушных сил в 200 километрах к юго-востоку от Сан-Франциско.
Как сообщалось ранее, по требованию властей прототип оснастили педалями, рулём (съёмным) и зеркалами заднего вида. В изначальном проекте в автомобиле была только кнопка «Ехать».
Google уже давно тестирует беспилотные автомобили на дорогах общего пользования, но до сих пор это были машины сторонних производителей (Lexus и Toyota). Теперь же на улицы Калифорнии впервые выехал настоящий автомобиль будущего.
«Когда мы начали проектировать первый в мире полностью беспилотный автомобиль, целью было полностью избавить человека от бремени управления машиной, — сказано в корпоративном блоге. — Автомобиль должен просто доставить человека из точки А в точку Б по нажатию кнопки. И это могло бы изменить жизнь миллионов людей, поскольку 94% транспортных происшествий вызвано человеческими ошибками, вернуть людям миллиарды часов, впустую потраченные в пробках, а также дать новые возможности тем, кто не может передвигаться, потому что не имеет физических возможностей для управления машиной».
В первое время планируется тестировать 25 автомобилей в окрестностях штаб-квартиры, затем построят ещё 50-100 штук, а радиус тестирования расширят на холмистую и дождливую местность.
Для каждого прототипа установлено максимальное ограничение скорости 25 mph (40 км/ч), чтобы не мешать окружающим водителям и не пугать их. В автомобилях используется такое же программное обеспечение, как и в стандартных «беспилотниках» Lexus RX450h, которые Google тестировала до сих пор.
Кстати, на этой неделе Lexus RX450h замечен в некрасивом поведении. Находясь в беспилотном режиме, он агрессивно подрезал беспилотный автомобиль другой фирмы Delphi Automotive Plc, проходивший тестирование на той же дороге. Как сообщили представители Delphi Automotive Plc, их беспилотник «предпринял необходимые действия» и аварии удалось избежать.
Беспилотные автомобили для начинающих
Про беспилотные автомобили постоянно мелькают новости, но что же на самом деле происходит в этой сфере? Как беспилотные автомобили ездят? Кто их производит? Почему они до сих пор не ездят массово по улицам? Попробуем разложить все по полочкам.
Ранняя версия беспилотника Lyft
Что такое беспилотный автомобиль
Это автомобиль, оборудованный системой автоматического управления, способный передвигаться из точки А в точку Б без участия человека.
Как работают беспилотные автомобили
Чтобы приехать в пункт назначения, беспилотный автомобиль должен знать маршрут, понимать окружающую обстановку, соблюдать ПДД и корректно взаимодействовать с пешеходами и другими участниками дорожного движения. Чтобы соответствовать этим требованиям, беспилотник использует следующие технологии:
Уровни автономности
Организация под названием SAE International сделала доброе дело и стандартизировала 5 уровней автономности, которых придерживаются все игроки на рынке:
Ключевые игроки рынка
Большинство автопроизводителей осознали что будущее за беспилотным транспортом и ринулись открывать новые отделы и покупать стартапы. Кроме автопроизводителей в гонке участвует не только множество стартапов, но также и IT-гиганты вроде Google, Яндекс и Apple. Вот самые основные.
General Motors
Waymo (лидер по технологичности)
Самый старый стартап, был основан еще в 2009 году. На данный момент считается самым совершенным беспилотным автомобилем. Оцениваясь в $175 миллиардов (!), Waymo уже проехал суммарно 10 миллионов миль автомобилями Chrysler, Honda и Jaguar. Совсем недавно, Waymo озвучил свои планы докупить еще 62,000 Fiat Chrysler для будущего платного беспилотного такси.
Lyft (сервис такси, конкурент Uber)
В сравнении с агрессивным расширением и маркетингом Uber, подход Lyft более фокусирован. Lyft запартнерился с Aptiv, бывшим когда-то на грани банкротства. Вместе они совершили более 5000 платных поездок на беспилотниках (всего с 20 автомобилями) в Лас-Вегасе. При заказе такси Lyft, пассажир может выбрать беспилотное такси.
Tesla
У Tesla совсем другой взгляд на беспилотное будущее. Илон Маск считает что беспилотник может работать только на одних камерах (ведь человек управляет автомобилем с помощью всего пары глаз), без лидаров. Несмотря на то, что автомобили Tesla обладают функциями автопилота, они все равно топчутся на 3-ем уровне автономности, да и аварий из-за автопилота тоже хватает.
Baidu
Baidu раскачивает локальную китайскую лодку беспилотников с 2014 года. В 2017-ом, анонсировала Apollo, open-source (открытую) платформу для беспилотных автомобилей. Baidu нацелился на массовый выпуск беспилотных автомобилей с 2019 до 2020, но ее шансы пошатнулись после того как ряд AI-специалистов покинули компанию (включая Lu Qi).
Почему так долго?
Waymo был основан в 2009-ом и только сейчас они более-менее готовы для коммерческих поездок (и то в пределах солнечной Калифорнии). То есть спустя почти 10 лет. Почему так долго? Хоть и гонка беспилотных технологий и ускорилась за последние 5 лет, все компании испытывают общие проблемы:
Лидар
Лидар это по сути лазерная установка, которая постоянно крутится и “стреляет” лазером 360 градусов, выдавая расстояние до каждой точки, которую удалось измерить. Вот видео для большей наглядности:
К сожалению, лидар стоит кучу денег (от 500 000р за 1 штуку), а их в беспилотном автомобиле надо много (2–5 штук). Так еще и от него никак не избавиться, ведь только радара и камер не хватит чтобы четко ориентироваться на местности.
Различные компании ведут работы по снижению стоимости лидара и выпуску нового, дешевого твердотельного лидара (без крутящихся элементов), но такие пока продукты еще в разработке.
AI (искусственный интеллект)
Как было сказано выше AI это сердце автомобиля. AI определяет объекты с камер, пытается угадать кто это (собака, человек, автомобиль, дорожный знак и пр.), как поведут себя пешеходы и другие машины. Чтобы такой искусственный интеллект работал, инженеры “скармливают” ему огромные массивы данных, чтобы специальные алгоритмы могли обучаться на этих данных. Чем больше качественных данных на входе, тем лучше алгоритмы будут работать.
Хоть алгоритмы и продвинулись далеко, они все еще глупы как 2-летний ребенок. Яркий пример — инцидент с беспилотником Uber (из-за которого погиб человек), алгоритм не смог распознать человека на дороге (в прочем, как не успел его заметить и водитель). А ведь помимо человека надо “видеть” еще и много других объектов — каждую машину, дорожный знак, светофор, уметь определять полосы движения и много других вещей.
Погодные условия
Будем честны, почти ни один беспилотный автомобиль не умеет нормально ездить в условиях снегопада или сильного дождя. Исключение — университет MIT. Ребята научились ориентироваться по слепкам дорожного полотна под машиной.
Картография
Беспилотникам не подходят простые карты и простая точность GPS (погрешность 3–10 метров), автомобилю нужно понимать где он находится с сантиметровой точностью. Несмотря на то что у беспилотника куча сенсоров, необходимо иметь точную информацию об окружающей местности (геометрию дорожной разметки, границы дороги, ближайшие дорожные знаки и пр). Вся эта информация есть в так называемых HD-картах.
Один из автомобилей Google Street View
Чтобы поддерживать картографию в актуальном состоянии специальные картографические автомобили (спец. автомобиль с камерами и лидарами) должны ездить по улицам и “оцифровывать” их. Таким образом, с появлением гонки беспилотных автомобилей началась и гонка картографии среди таких компаний как Here, TomTom, DeepMap, lvl5, Carmera, Google и прочих. В 21-ом веке данные — это новое золото.
Инфраструктура
Беспилотным автомобилям требуется новая дорожная инфраструктура. И не просто инфраструктура, а умная инфраструктура в которой автомобили могли бы общаться не только с самой инфраструктурой (знаки, светофоры и пр.), но и с другими автомобилями. Вот немного основных терминов:
Например, автомобиль едет по шоссе, а дорожный знак за 300м впереди сам сообщает “я знак такой-то, нахожусь там-то”. Беспилотный автомобиль сможет заранее понимать что впереди и планировать свои действия в соответствии с этой информацией.
Доверие человека
Люди все еще не особо доверяют беспилотным автомобилям. Согласно исследованию Reuters и Ipsos только лишь 38% мужчин и 17% женщин сказали что чувствовали бы себя комфортно в беспилотном автомобиле. Вообщем-то и не удивительно, технология беспилотных автомобилей довольно молодая, люди не успели привыкнуть. Автопроизводителям и стартапам еще предстоит завоевать доверие людей.
Беспилотные автомобили Google получили юридическое лицо: Waymo
Прототип беспилотного автомобиля Waymo
Проекту создания робоавтомобилей Google пошёл седьмой год, он давно перерос стадию эксперимента. Это очень перспективный бизнес. Буквально несколько дней назад первый штат США разрешил продажу серийных беспилотных автомобилей и их коммерческую эксплуатацию, в том числе в режиме беспилотного такси по вызову.
Пришло время переходить от научных исследований и тестов к коммерческой эксплуатации, тем более что финансовый директор Alphabet недавно ужал финансирование исследовательских проектов Google. Всё должно приносить прибыль. Вчера корпорация Alphabet объявила о выделении проекта беспилотных автомобилей в отдельную независимую компанию. Компания получила название Waymo.
По мнению экспертов, формирование отдельного юридического лица для проекта беспилотных автомобилей указывает на желание владельцев наконец-то монетизировать свои ценные научные исследования. Способы монетизации могут быть разные, например, лицензирование интеллектуальной собственности. Но очень вероятно, что компания Google (точнее, Waymo) вплотную приблизилась к выпуску коммерческих робоавтомобилей.
В этой области Waymo придётся столкнуться с жёсткой конкуренцией от нескольких компаний, которые тоже ведут разработки в области беспилотных автомобилей и, в том числе, намерены организовать беспилотные таксопарки в крупных городах США. Конечно, в первую очередь это компании Tesla Motors и Uber. Те уже готовятся к конкуренции между собой. Так, в лицензионном соглашении для полного автопилота Tesla прямо указано, что владелец обязуется не отправлять свой автопилот работать в парк конкурента, а использовать только в беспилотной сети Tesla Networks. В сентябре 2016 года Uber начала первые тесты беспилотных такси в Питтсбурге.
Дисплей беспилотного автомобиля Uber с монитором машинного зрения в ходе испытаний в Питтсбурге, 12 сентября 2016 года. Фото: Jeff Swensen / The New York Times
Ещё одним потенциальным конкурентом называют Apple, которая тоже ведёт разработку беспилотного автомобиля, бросив на этот проект сотни инженеров.
«[Образование отдельного юридического лица] — это указание на зрелость нашей технологии, сказал исполнительный директор новой компании Джон Крафчик (John Krafcik) вчера на пресс-конференции в Сан-Франциско. — Мы можем представить, что наша беспилотная технология используется во всех областях… [Данный шаг демонстрирует] уверенность, что мы близки к выводу этой [технологии] на массовый рынок. Мы достигли своеобразной точки перегиба».
Джон Крафчик пришёл в компанию в августе 2015 года, до этого был топ-менеджером Hyundai Motor.
До настоящего времени программа беспилотных автомобилей была относительным секретным исследовательским подразделением внутри Google X. Сейчас всё изменится. Пришло время для коммерческой работы. Исполнительный директор пообещал «скоро» определить сроки, когда именно технология будет готова к выходу на массовый рынок. Он несколько раз подчеркнул, что компания не заинтересована в производстве автомобилей, а только в разработке технологий для автопилота. Возможными применениями автопилота могут быть совместное использование (ride-sharing), пассажирские автоперевозки, грузоперевозки, транспорт, логистика, а также использование для личных нужд. В производстве машин Waymo помогут партнёры. Первым из них стала компания Fiat Chrysler, с которой в мае 2016 года заключено соглашение на оснащение автопилотом первой сотни микроавтобусов Fiat Chrysler.
Название Waymo является сокращением от фразы «A new way forward in mobility», сказал Крафчик.
С 2009 года автомобили Google/Alphabet наездили в беспилотном режиме 3,7 млн км на дорогах общественного пользования и тестовых полигонах в Калифорнии, Аризоне, Техасе и Вашингтоне, а также более 1,6 млрд км в режиме компьютерной симуляции (в 2016 году). Сейчас проходит обкатка машин в самых сложных сценариях, с которыми может столкнуться робоавтомобиль в реальных дорожных условиях. На дорогах общего пользования испытывают около 60 автомобилей Google (теперь уже автомобилей Waymo).
В прошлом году Google расширила программу разработки беспилотников, увеличила штат инженеров и удвоила количество испытательных центров для тестирования автомобилей в США с двух до четырёх. Для разработки плана монетизации в августе 2016 года был приглашён на работу бывший руководитель Airbnb Шон Стюарт (Shaun Stewart) на должность директора. Месяцем ранее компания ввела должность юридического директора и впервые назначила главного юриста для этого проекта. Директором по технологиям в компании Waymo стал Дмитрий Долгов, выпускник МФТИ 2000 года.
Зачем используют беспилотные автомобили google
Беспилотный автомобиль, который часто называют также самоуправляемым автомобилем, роботизированным автомобилем, автономным автомобилем, автомобилем с автопилотом, автоматически управляемым автомобилем является роботизированной системой, которая появится на дорогах общего пользования уже в самом ближайшем будущем. На сегодняшний день, практически все крупнейшие автопроизводители заявили о проведении дорожных испытаний своих автоматизированных версий машин. Одним из самых успешных, и пожалуй, продвинутых в технологическом плане является проект компании Google. И о некоторых моментах его технической реализации я бы хотел сегодня рассказать.
Карты и Просмотр улиц Google
Эти два сервиса тесно связаны один с другим.
Карты Google предлагает удобную и дружественную пользователю технологию для построения карт и получения локальной информации, в том числе о расположении какого-либо объекта, возможно, контактную информацию и путь, как к нему проехать.
Просмотр улиц Google быстро развивается, предоставляя изображения на уровне улиц целых городов по всему миру. Количество и плотность гео-позиционируемых изображений делает этот сервис действительно беспрецедентным. Пользователь в Просмотре улиц может бродить по улицам города, что дает широкий спектр применений, таких как изучение окрестностей, или поиск конкретных элементов, таких как велосипедные стоянки или почтовые ящики (последнее актуально для США).
Испытания беспилотных автомобилей
Беспилотный Lexus RX450h
Google оснастила группу из десяти автомобилей, включая три гибридных Lexus RX450h, одну Audi TT и шесть Toyota Prius дополнительным технологическим оборудованием. Выбор этих моделей серийных автомобилей был не случаен. Рассматривались машины с изначально высокой степенью интеграции электронных систем управления.
Была проведена серия испытаний с экспертом-водителем, который сидел на водительском сидении и инженерами Google на пассажирских сидениях. Испытания проводились в местах с различным ландшафтом и интенсивностью автомобильного движения на территории США.
Ограничения скоростных режимов были сохранены в памяти систем управления и в случае нештатной ситуации всегда была возможность перейти на ручное управление автомобилем. В августе 2012 года, Google объявила, что завершено полмиллиона миль дорожных испытаний. По состоянию на декабрь 2013 года, четыре штата в США — Калифорния, Флорида, Невада и Мичиган, приняли законы, позволяющие использование самоуправляемых автомобилей.
Подробности от создателей робота
Детали работы автоматизированной системы Google были представлены на IEEE International Conference on Intelligent Robots (San Francisco, 2011)
Вот визуализация того, что видно на экране компьютера бортовой системы Toyota Prius.
Что видно на экране компьютера
Видео, на котором подобное показано в динамике на Lexus RX450h.
А вот оригинальное видео с International Conference on Intelligent Robots. Некоторые моменты действительно впечатляют.
Глядя на презентацию, мне кажется, что эта технология действительно может помочь сократить число дорожно-транспортных происшествий, количество пробок на дорогах и расход топлива.
LIDAR
Технический руководитель проекта Urmson заявил, что сердцем системы является лазерный дальномер, установленный на крыше автомобиля. Этот 64-х лучевой лазер Velodyne, генерирует трехмерную подробную карту окружающего пространства. Бортовой компьютер затем объединяет данные измерений, полученные с LIDAR’а (Light Detection And Ranging) с картами высокого разрешения, производя различные типы моделей данных, которые позволяют ему управлять автомобилем самостоятельно, избегая столкновений с препятствиями и соблюдая правила дорожного движения.
RADAR
Видеокамера
Рядом с зеркалом заднего вида установлена видеокамера, которая обнаруживает светофоры и определяет движущиеся объекты.
Датчик положения
Датчик положения определяет широту, долготу и высоту вместе с соответствующими стандартными отклонениями и передает стандартные сообщения NMEA (протокол обмена сообщениями с навигационными приемниками) с частотой 5 Гц. Когда геостационарные спутники, транслирующие корректировку смещения GPS видны автомобилем, устройство переходит в режим дифференциального GPS (обеспечивается высокая точность GPS). Когда сигнал коррекции недоступен, устройство использует сигнал со стандартной точностью GPS.
Приемник GPS, модуль измерения инерции, и колесный энкодер (датчик положения) служат для определения местоположения автомобиля в пространстве и позволяют отслеживать его движения.
Система в целом
Основные подсистемы беспилотного автомобиля Google
А вот что скрывается в багажнике
Железная составляющая роботизированной Toyota Prius
Ноу-хау от Google
В подходе Google мне показались особенно интересны две вещи:
В видео, которое выложено выше, представлены некоторые результаты испытаний. В какой-то момент видно, что автомобиль останавливается на перекрестке. После того, как загорается зеленый свет, автомобиль поворачивает налево, но там появляются пешеходы, переходящие дорогу. Проблем не возникает: автомобиль уступает дорогу пешеходам, и, даже парню, который решил перебежать в последнюю секунду.
Беспилотный автомобиль Google пропускает пешеходов
Но бывают случаи, когда автомобиль должен быть более «агрессивным». При пересечении перекрестка, например, он уступает другим транспортным средствам, основываясь на правилах дорожного движения, но, если другие автомобили замешкались, он выезжает немного вперед, чтобы показать другим водителям свое намерение. Без поведенческого программирования это было бы невозможно для робота-автомобиля при движении в реальном мире.
Конечно, инженеры Google еще те шутники (перемотайте до 13:00, чтобы посмотреть как Urmson широко улыбается, когда автомобиль проносится по стоянке Google, стирая резину на поворотах).
Будущее проекта
У этого проекта есть очень серьезная перспектива. Thrun и его коллеги из Google, в том числе Ларри Пейдж и Сергей Брин, убеждены, что более умные транспортные средства могут помочь сделать транспорт более безопасным и более эффективным. Автомобили могут перемещаться на меньшем расстоянии друг от друга, что позволит использовать от 80 до 90 процентов пустого пространства на дорогах, а также формировать скоростные колонны на автострадах.
Роботизированные автомобили будут реагировать быстрее, чем люди, избегая несчастных случаев, потенциально сохраняя тысячи жизней. Thrum сказал, что более умные транспортные средства потребуют значительных вычислительных мощностей и большие объемы данных, и это та причина, почему этот проект имеет смысл для компании Google.
Urmson описал свое видение будущего. Транспорт, по его мнению, станет общим ресурсом, неким сервисом, который люди будут использовать при необходимости. Вы бы просто используете смартфон, и автономный автомобиль приедет за вами, готовый везти вас куда угодно. Вы могли бы при этом просто посидеть и отдохнуть, ну или поработать, в случае необходимости.
Водитель не нужен: шесть уровней автономности машин
Прошло более трех десятилетий с тех пор, как смарткар с искусственным интеллектом появился в сериале «Рыцарь дорог». И если вы его смотрели, то знаете, что такое пятый уровень автономности автомобиля. Правда, в 1982 году никто не оперировал таким понятием как «уровень беспилотности». Тогда автопилоты считались научной фантастикой, и единственным устройством, которое помогало водителю, был простенький круиз-контроль.
Сегодня же производство «умных» автомобилей — во всяком случае, в США — поставлено на поток. Однако автопилотов (смарткаров пятого уровня автономности), которые могли бы возить людей, все еще нет — это могут делать только машины четвертого уровня, да и то лишь в нескольких городах в мире. На что способны эти автомобили и что же все-таки это такое — уровень автономности? Давайте разбираться.
Уровень 0
Если вы родились в 1980-х, скорее всего, ваша первая машина была нулевого уровня беспилотности. Никаких наворотов, только система уведомлений (звуки и т.д.) — к примеру, Ford Focus 2004 года.
Уровень 1
У машин первого уровня автономности есть адаптивный круиз-контроль (поддерживает переменную скорость движения и обеспечивает безопасное расстояние до впереди движущегося автомобиля), системы помощи при парковке и система предупреждения о сходе с полосы. В большинстве автомобилей есть эти технологии — это, например, Jeep Grand Cherokee 2011 года, Chevrolet Malibu 2015 года и Toyota Corolla 2018 года.
Уровень 2
Автоматизация второго уровня включает в себя системы помощи водителю в управлении рулем, скоростью автомобиля, а также систему помощи движения по полосе. В то же время водитель должен постоянно держать руки на руле, чтобы в случае непредвиденных обстоятельств (например, подрезает другая машина) взять управление машиной на себя. Tesla Model S, X и 3 — пример автомобилей второго уровня беспилотности.
Уровень 3
На третьем уровне стирается грань между существующими технологиями и технологиями, которые мы привыкли считать научной фантастикой. Предполагается, что автомобиль не требует постоянного внимания человека — водитель может не держать руль постоянно. Правда, на третьем уровне автопилот действует только в идеальных дорожных условиях, и производители рассчитывают, что человек сможет вмешаться в ситуацию в любое время — например, если есть угроза аварии.
Audi планировала выпустить модель A8 с функцией Traffic Jam Pilot, которая на многополосных дорогах с разделительным отбойником на скорости до 60 км/ч должна была давать водителю возможность заниматься своими делами. Но из-за сложного правового регулирования в США компании пришлось отложить запуск. Для Audi, как и для остальных автопроизводителей, будущее третьего уровня беспилотности по-прежнему туманно и зависит от нормативных, технических, поведенческих, правовых, деловых аспектов и связанных с ними трудностей.
Уровень 4
Автомобиль четвертого уровня автономности может самостоятельно доехать до пункта назначения, но только при идеальных условиях. Если начнется дождь или снег, водителю придется взять управление машиной на себя. Honda объявила, что к 2026 году разработает автомобиль четвертого уровня. Lyft, Uber и Google также уже давно работают над этой технологией, но на практике их автомобили — нечто среднее между вторым и третьим уровнями. Исключение — дочка Google Waymo, запустившая беспилотное такси четвертого уровня автономности в городе Чандлер, штат Аризона. Для функционирования этих машин не нужен водитель, но и погодные условия там почти идеальные.