Autosamochód

W miesięczniku „Młody Technik” z lat 50. znajdziemy wiele interesujących prognoz opisujących to, co będzie się działo na świecie w XXI w. Niektóre są fantastyczne i nierealne, jak latające samochody lub pojazdy z napędem atomowym. Inne z kolei przewidują zautomatyzowanie transportu publicznego i indywidualnego. To akurat okazuje się bardzo bliskie prawdy. Współczesne technologie pozwalają już budować pojazdy, które mogą samodzielnie poruszać się w terenie opisanym za pomocą map cyfrowych. Wspomnijmy choćby o konkursach Grand Challenge organizowanych przez amerykańską agencję DARPA, podczas których zrobotyzowane pojazdy musiały pokonać wyznaczoną trasę. Były to jedne z pierwszych samochodów autonomicznych. Tyle że miały łatwe zadanie: poruszały się w precyzyjnie opisanym środowisku, w którym niespodzianek było jak na lekarstwo. Przed konstruktorami samochodów, które miałyby same jeździć po publicznych drogach, stoją o wiele trudniejsze wyzwania. I to zarówno techniczne, jak i etyczne. Zacznijmy jednak od technologii.  

Autostradowa wygoda

Pierwszym rozwiązaniem w zbudowaniu autonomicznych samochodów był tempomat, czyli urządzenie utrzymujące stałą prędkość wymyślone – w bardzo prostej jeszcze postaci – już na początku XX w. Dodanie do niego radaru mierzącego odległość od auta jadącego przed nami oraz systemów automatycznego aplikowania gazu i hamulca stworzyło bazę dla pierwszych „autonomicznych” pojazdów. Można już było, jadąc drogą szybkiego ruchu, wybrać maksymalną dopuszczalną prędkość i pozostawać na właściwym pasie. Komputer dbał, by nie zbliżać się do innych pojazdów, w razie potrzeby redukując prędkość albo przyspieszając. Jako pierwszy rozwiązanie to, o nazwie Distronic, wprowadził w 1999 r. Mercedes w luksusowych modelach klasy S i CL. Kilka lat później, autami z nowszą generacją tego systemu, czyli Distronic Plus, dało się – wykazując się pewną odwagą – przejechać warszawską Wisłostradą z Młocin na Ursynów bez dotykania gazu i hamulca.  

Wyręczanie kierowcy

Dziś tempomat z radarem to opcjonalne wyposażenie wielu aut kompaktowych, których ceny zaczynają się od 50 tys. zł. W coraz większej liczbie modeli (nawet w popularnym Focusie albo Golfie) możemy mieć też układy pilnujące, by samochód nie opuszczał pasa ruchu. Elektronika nie ogranicza się przy tym do alarmowania kierowcy, że auto przejeżdża właśnie, choć nie powinno, wyznaczone na jezdni pasy. Komputer w razie potrzeby przejmuje kierowanie i koryguje tor jazdy tak, by pozostać na właściwym pasie. Także na zakręcie. Teoretycznie można by więc puścić kierownicę i zapomnieć o pedałach gazu i hamulca.

W nowych modelach system ten jest jeszcze bar­dziej rozbudowany. W nowym Mercedesie klasy E – pokazanym w styczniu tego roku – wprowadzono np. funkcję samoczynnej zmiany pasa ruchu. Wystarczy, że kierowca zasygnalizuje tylko swój zamiar, włączając kierunkowskaz na co najmniej 3 sek. Resztę załatwi komputer, wcześniej sprawdzając za pomocą kamer i czujników, czy manewr jest bezpieczny. To kolejny krok na drodze do stworzenia w pełni autonomicznego pojazdu.

Inny przykład? Weźmy parkowanie. Jakieś 10 lat temu pojawił się (m.in. w hybrydowym Priusie) pierwszy system parkujący niemal bez udziału kierowcy, oszczędzając stresów związanych z idealnym wjechaniem w „kopertę”. Od tego czasu system ten został znacznie udoskonalony. Choćby dlatego, że teraz potrafi zaparkować auto na różne sposoby: przodem, tyłem, równolegle, na dodatek automatycznie wyszukując właściwe miejsce – wystarczy na monitorze systemu multimedialnego wskazać rodzaj manewru i stronę jezdni, po której chcemy pozostawić auto.  Potem nie trzeba nawet wciskać gazu ani hamulca,  nie mówiąc już o kręceniu kierownicą. A to jeszcze  nie wszystko. W 2015 r. pojawiła się kolejna nowość: luksusowe BMW serii 7 potrafi „samo się zaparkować”. Komendy wydaje się za pomocą specjalnego kluczyka. Kierowca nie musi siedzieć w aucie.

Koncerny motoryzacyjne zapowiadają kolejne innowacje, które jeszcze bardziej ułatwią prowadzenie samochodu. Problem tkwi w tym, że systemy te będą musiały przejść rewolucyjne zmiany, by znaleźć zastosowanie w prawdziwie autonomicznych pojazdach. Nie ma mowy o ewolucji. Dlaczego? Choćby dlatego, że wszystkie wspomniane technologie powstają tylko w jednym określonym celu i mają zaradzić jednej sytuacji na drodze, np. stabilnie jechać na autostradzie lub łatwo zaparkować w wyznaczonym miejscu. Ich konstruktorzy zakładają jednak, że zawsze „pierwszym po Bogu” jest kierowca. To on obserwuje drogę i odpowiada za bezpieczeństwo, a nie kamery, czujniki i elektroniczne chipy.  

Komputer przejmuje dowodzenie

W autonomicznych pojazdach będzie zupełnie inaczej. Komputer ma nadzorować drogę bez przerwy. I żaden program nie może zakładać, że człowiek – w razie niespodziewanej sytuacji – błyskawicznie przejmie kontrolę nad autem. Może przecież spać albo być całkowicie pochłonięty pracą lub lekturą interesującej książki. W samochodzie bez kierowcy musi sobie poradzić z każdą sytuacją i na dodatek – jak w samolocie – poszczególne podzespoły muszą być odporne na awarie. Czyli co najmniej zdublowane.

A przecież niespodziewanych zdarzeń, nawet na stosunkowo „bezproblemowej” autostradzie, może być bez liku. Łatwo znaleźć przykłady, przeglądając choćby wiadomości o wypadkach na drogach szybkiego ruchu z ostatniego roku: auto jadące pod prąd po wjechaniu w niewłaściwy zjazd, nagłe wtargnięcie łosia, który poradził sobie z wysokim płotem, czy też pijany pieszy, który postanowił skrócić sobie drogę, przekraczając obie jezdnie autostrady... Takich zdarzeń na drogach codziennie są tysiące, a komputer musi umieć je rozpoznać i odpowiednio zareagować. O pomyłkę nietrudno, czego najlepszy przykład mieliśmy podczas jednej z jazd testowych pojazdu Google’a. Natrafił on na autostradzie na niewielki deszcz, w wyniku którego spod kół ciężarówek unosiła się chmura kropel wody. System elektroniczny auta stwierdził, że to stała przeszkoda i uruchomił awaryjne hamowanie.

Potrzebna większa precyzja

Kolejny problem to mapy. Współczesne systemy nawigacyjne są bardzo dokładne, ale tylko na tyle, by kierowca mógł łatwo zlokalizować właściwą ulicę, a nawet odpowiedni pas ruchu. Kłopot w tym, że autonomiczny pojazd musi znać topografię terenu co do centymetra. Potrzebne więc będą nowe, trójwymiarowe mapy. Inna sprawa związana z nawigacją to dynamiczne zmiany w układzie dróg. Zimą, po dużych opadach śniegu, powstają zaspy zmniejszające szerokość ulic, czasem znika nawet jeden z pasów lub jego część. Jak w takiej sytuacji poradzi sobie elektronika? Problem w tym, że obecnie większość testów autonomicznych pojazdów odbywa się w ciepłej, słonecznej Kalifornii, a skomplikowane czujniki kiepsko radzą sobie we mgle, podczas śnieżycy lub ulewy.

Z czasem wszystkie te problemy znajdą jednak rozwiązanie dzięki milionom kilometrów przejechanych po publicznych drogach i za sprawą coraz doskonalszych, samodzielnie uczących się algorytmów. W programie obsługującym auto nie da się przecież zdefiniować każdego zdarzenia, jak np. „piłka na drodze – zwolnij, bo może wbiec dziecko”, „rowerzysta porusza się slalomem – uważaj, może nagle wtargnąć na drogę”. To nierealne. Można jednak stworzyć algorytmy, które odczytają określone zagrożenie i dopasują do nich konkretne działania, np. „ruchomy obiekt na drodze – zwolnij i w razie potrzeby hamuj” albo „rowerzysta – zachowaj odległość, zwolnij”. I tak właśnie starają się opisać świat programiści.

Niektórzy zwracają jeszcze uwagę na aspekt etyczny. Bo jak ma się zachować autonomiczny pojazd, gdy sytuacja na drodze zmusi do wyboru: uderzyć w pieszego czy w rowerzystę; ma ucierpieć dziecko czy starsza osoba; potrącić psa czy go omijać, ryzykując wpadnięcie do rowu? To bardzo rzadkie przypadki, ale jednak mogą się zdarzyć. Jak napisać program opisujący właściwą reakcję?

Kwestia dekady

Na odpowiedzi musimy jeszcze poczekać, ale pojawią się one na pewno, bo korzyści z wprowadzenia samochodów niepotrzebujących kierowcy są ogromne. Największa to gigantyczna oszczędność czasu. Zakładając, że w aucie spędzamy średnio godzinę dziennie, możemy zaoszczędzić w ciągu roku łącznie dwa tygodnie! Kierując samochodem nie da się przecież efektywnie robić nic innego, a gdy będziemy zwolnieni z tego obowiązku, możemy poświęcić się pracy albo po prostu poczytać książkę. Jak w metrze, tylko w bardziej komfortowym otoczeniu.

Kolejna rzecz to koszty. Po pierwsze, autonomiczne auta będą tak jeździć, by uzyskać możliwie najniższe zużycie paliwa – unikając zbędnego przyspieszania i niepotrzebnego hamowania. Po drugie, ubezpieczyciele już teraz przyznają, że samochody autonomiczne najpewniej będą mogły liczyć na niższe stawki obowiązkowego ubezpieczenia. Powód jest prosty: komputer nigdy się nie męczy, nie będzie zwracał uwagi na zdarzenia niezwiązane z ruchem na drodze (np. efektowne reklamy) ani nie zacznie pisać SMS-a  podczas jazdy... Poza tym elektronika nie dopuści do łamania przepisów. Analitycy podkreślają jednak, że wypadki nie znikną całkowicie, nawet gdy większość aut na drogach będzie poruszać się samodzielnie, co według prognoz Instytutu Inżynierów Elektryków i Elektroników może nastąpić ok. 2040 r.

Producenci samochodów są większymi optymistami. Twierdzą, że pierwsze samochody zdolne do samodzielnego poruszania się w określonych miejscach to kwestia zaledwie kilku lat. Szefowie Forda, Nissana i Toyoty przewidują, że takie auta pojawią się już w 2020 r. Tylko nieco ostrożniejsze prognozy przedstawiają koncerny Continental, Daimler oraz Jaguar Land Rover – ich szefowie wspominają o 2025 r. Z kolei szef Ubera Travis Kalanick zapowiada, że do 2030 r. jego firma wejdzie w posiadanie floty aut bez kierowców, a wtedy indywidualny transport będzie tak tani, że posiadanie samochodu straci jakikolwiek sens. Elon Musk, wizjoner i założyciel Tesli oraz SpaceX, idzie jeszcze dalej – twierdzi, że za kilkadziesiąt lat prawo może nawet zakazać jazdy po drogach tradycyjnymi autami. Jego zdaniem niektóre rządy mogą to uznać za zbyt niebezpieczne...

Kto będzie pierwszy?

Google

Prace nad autonomicznym pojazdem firma zaczęła już w 2009 r., instalując odpowiednie oprzyrządowanie w Toyo­cie Prius i Lexusach. Testy odbywały się w Kalifornii, w pobliżu siedziby Google’a. W 2014 r. przedstawiono prototyp autonomicznego auta bez kierownicy, pedału hamulca i gazu. Pracę kierowcy przejmują czujniki oraz stosowne oprogramowanie. W tej chwili Google rozwija to ostatnie, przejeżdżając testowymi pojazdami tysiące kilometrów tygodniowo.

Mercedes

Testy autonomicznych pojazdów prowadzi w Kalifornii i w Niemczech, ale wprowadza też do swoich modeli (m.in. klas S i E obecnej generacji) technologie, które w przyszłości będą potrzebne w autach bez kierowcy. Jednym z osiągnięć Mercedesa jest przejazd limuzyny S 500 Intelligent Drive odcinka dróg publicznych o długości ponad 100 km bez udziału kierowcy (między miastami Mannheim a Pforzheim). Ciekawostką jest pokazany w 2015 r. koncepcyjny model F015 Luxury in Motion – to luksusowy salon na kołach, który samodzielnie dowiezie pasażerów w wyznaczone miejsce.

Delphi Automotive

Jeden z największych na świecie producentów podzespołów dla branży motoryzacyjnej testuje w Kalifornii i Newadzie odpowiednio przerobione SUV-y Audi. Delphi pokazało też dwa ze swoich zautomatyzowanych pojazdów na ulicach Las Vegas. Ze sporym sukcesem – auta dobrze radziły sobie w ruchu o dużym natężeniu i wychodziły obronną ręką z nieprzewidzianych sytuacji (jak np. wtargnięcie rowerzysty na drogę).

Nissan

Obecnie testowym autem tej firmy jest elektryczny Leaf jeżdżący w Japonii oraz w Kalifornii. Przedstawiciele japońskiej marki twierdzą, że pierwsze autonomiczne modele pojawią się w 2020 r., ale wtedy będą miały ograniczone możliwości (np. do poruszania się w wyznaczonym obszarze niektórych miast albo na konkretnych drogach szybkiego ruchu).

Audi

Firma ma już na koncie spore sukcesy, w tym przejazd autonomicznego A7 Sport­back z Palo Alto w Kalifornii do Las Vegas (ok. 900 km). To koncepcyjne Audi potrafi samodzielnie przyspieszać i hamować, zmieniać pasy ruchu, a nawet wyprzedzać. Nadal jednak w wielu sytuacjach (np. w nieznanym mieście) kontrolę musi przejąć kierowca. Ciekawym eksperymentem Audi był też przejazd sportowego RS7 na torze Hockenheimring. Pojazd pokonał całą pętlę w czasie nieco powyżej 2 min, czyli niewiele wolniej niż wyścigowi kierowcy.

Bosch

Producent motoryzacyjnych podzespołów testuje swoje rozwiązania w autach BMW – w Kalifornii i w Niemczech. Dzięki tym próbom firma rozwija technologie nie tylko zmierzające do stworzenia autonomicznych pojazdów, ale także te, które już teraz wspomagają kierowcę, poprawiając bezpieczeństwo jazdy. To np. tempomat z radarem czy systemy automatycznego hamowania i samoczynnego przemieszczania się w korkach.