خودروهای خودران وسایل نقلیه خودرانی هستند که می توانند با حداقل یا حتی صفر نیروی انسانی کار کنند. این وسایل نقلیه از هوش مصنوعی (AI) و فناوری‌های خودرویی از قبل موجود مانند کروز کنترل تطبیقی برای خودکارسازی تجربه رانندگی استفاده می‌کنند.
وسایل نقلیه خودران از نظر پیچیدگی متفاوت هستند، از سیستم‌های اولیه که باید دائماً توسط یک راننده انسانی نظارت شوند، تا سیستم‌هایی که قادر به کار در هر شرایطی و بدون هیچ عنصر انسانی هستند.
شرکت‌هایی مانند Waymo در حال حاضر خودروهای خودران در جاده‌ها دارند، و خودروسازانی مانند تسلا، فورد، جنرال موتورز و دیگران همگی فناوری‌های خودروی خودران خود را مانند Tesla Autopilot، Argo AI و GM Cruise توسعه داده‌اند.
خودروهای خودران چگونه کار می کنند؟
خودروهای خودران از ترکیبی از هوش مصنوعی و سیستم های خودرو مبتنی بر سیستم های پیشرفته کمک راننده (ADAS) برای ایجاد چیزی به نام سیستم خودکار راننده (ADS) استفاده می کنند.
هوش مصنوعی در قلب خودروی خودمختار ورودی‌ها را از حسگرهای مختلفی که در خودرو تعبیه شده است دریافت می‌کند و از این ورودی‌ها برای ایجاد تصویری از دنیای بیرون استفاده می‌کند. با آن تصویر، همراه با نقشه منطقه، و داده های ماهواره موقعیت یاب جهانی (GPS)، وسیله نقلیه خودران می تواند با خیال راحت مسیری را در محیط خود ترسیم کند.
برای حرکت از نقطه‌ای به نقطه دیگر، هوش مصنوعی به سیستم‌های خودرو مانند کنترل‌های الکترونیکی دریچه گاز، ترمز، و فرمان ضربه می‌زند. هنگامی که حسگرهای وسیله نقلیه، که ممکن است شامل همه چیز از رادار گرفته تا لیزر باشد، جسمی مانند عابر پیاده یا وسیله نقلیه دیگری را شناسایی می کنند، هوش مصنوعی به گونه ای طراحی شده است که اقدامات اصلاحی فوری برای جلوگیری از تصادف انجام دهد.
علاوه بر کنترل‌های هوش مصنوعی کامل، خودروهای خودران معمولاً با گزینه‌ای برای کنترل کامل راننده طراحی می‌شوند. در وسایل نقلیه ای مانند این، ADS به عنوان یک نوع بسیار پیشرفته کروز کنترل عمل می کند، که در آن راننده می تواند هر زمان که بخواهد کنترل را در دست بگیرد یا آن را رها کند.
برخی از خودروهای خودران طوری طراحی شده اند که اصلاً بدون هیچ گونه کمک انسانی کار کنند، اگرچه قانونی بودن خودروهای بدون راننده از مکانی به مکان دیگر متفاوت است.
فناوری های کلیدی که به خودرو اجازه می دهد خودش رانندگی کند
برای اینکه یک خودرو خودش رانده شود، باید از تعدادی فناوری استفاده کند که سال ها و در برخی موارد حتی برای دهه ها در وسایل نقلیه ما وجود داشته است. خودرو باید کنترل الکترونیکی را روی هر سیستمی، از موتور و گیربکس گرفته تا ترمزها، حفظ کند و به نوعی هوش مصنوعی نیاز دارد تا همه آنها را به هم متصل کند.
بیشتر فناوری‌هایی که در خودروهای خودران به کار می‌روند، به عنوان سیستم‌های کمک راننده پیشرفته شناخته می‌شوند، زیرا برای ایجاد تجربه رانندگی راحت‌تر و کمتر خطرناک‌تر طراحی شده‌اند.
در اینجا برخی از مهم ترین فناوری هایی که خودروهای خودران را پشتیبانی می کنند آورده شده است:
- هوش مصنوعی: خودروهای خودمختار بدون هوش مصنوعی امکان پذیر نیستند. این وسایل نقلیه توسط برنامه‌های هوش مصنوعی کنترل می‌شوند که از طریق یادگیری ماشینی توسعه یافته و آموزش داده می‌شوند تا بتوانند داده‌های انواع حسگرهای تعبیه‌شده در خودرو را بخوانند و سپس مناسب‌ترین اقدام را در هر موقعیتی تعیین کنند.
- Drive-by-wire: این سیستم ها سالهاست که در وسایل نقلیه معمولی وجود دارند و اساساً اتصالات و کنترل های الکتریکی را جایگزین اتصالات مکانیکی می کنند. این امر کنترل هر سیستم جداگانه مانند فرمان، شتاب و ترمز را برای هوش مصنوعی داخلی بسیار آسان‌تر می‌کند.
- نگهداری بین خطوط: این سیستم ها در اصل برای کمک به رانندگان انسانی طراحی شده بودند که از خارج شدن از خط خود در ترافیک جلوگیری کنند، اما وسایل نقلیه خودران از بسیاری از سنسورها و تکنیک های مشابه استفاده می کنند.
- ترمز خودکار: این ترمز در اصل برای جلوگیری از تصادف با اعمال خودکار ترمز در مواقعی طراحی شده بود که راننده آنقدر کند است که نمی تواند عمل کند. خودروهای خودران از فناوری مشابه در مقیاس بسیار گسترده‌تری استفاده می‌کنند.
- کروز کنترل تطبیقی: این سیستم دیگری است که در ابتدا برای کمک به رانندگان طراحی شده بود، در این مورد با افزایش و کاهش پویا سرعت نسبت به ترافیک اطراف. اتومبیل‌های خودران باید این کار اصلی را علاوه بر کارهای دیگری که راننده معمولاً انجام می‌دهد، انجام دهند.
درجات خودمختاری: آیا خودروهای خودران واقعاً می توانند بدون راننده باشند؟
توسعه خودروهای خودران یک راهپیمایی آهسته از پیشرفت بود، نه تغییری که کسی تصمیم گرفت روزی آن را برگرداند. در دهه 1950 با برخی از اولین ویژگی های ایمنی و راحتی که با گذشت زمان رایج شدند، مانند ترمزهای ضد قفل و کروز کنترل، شروع شد و در دهه 2000 با ADAS مانند کروز کنترل تطبیقی و ترمز خودکار شتاب گرفت.
از آنجایی که خودروهای خودران از طریق چنین فرآیند آهسته و تدریجی وارد شده اند، انجمن مهندسین خودرو (SAE) مقیاس پنج سطحی اتوماسیون را توسعه داد.
این مقیاس همه چیز را توصیف می کند، از وسایل نقلیه کاملاً دستی دیروز تا انواع وسایل نقلیه کاملاً خودکار که انتظار می رود تا سال 2020 در طبقات نمایشگاه ها و بزرگراه ها ظاهر شوند.
اینها سطوح اتوماسیونی است که یک وسیله نقلیه می تواند داشته باشد:
سطح 0: بدون اتوماسیون
اینها وسایل نقلیه سنتی هستند که برای عملکرد به ورودی ثابت راننده نیاز دارند. این خودروها حتی ویژگی‌هایی مانند ترمز ضد قفل یا کروز کنترل ندارند.
سطح 1: کمک راننده
این وسایل نقلیه هنوز به طور کامل توسط راننده کنترل می شوند، اما شامل برخی از سیستم های معمول کمک راننده هستند. وسیله نقلیه ای در این سطح معمولاً دارای ویژگی های اساسی مانند کروز کنترل است.
سطح 2: اتوماسیون جزئی
در این مرحله، خودروها سطحی از کنترل خودکار روی عملکردهایی مانند شتاب، ترمز، و فرمان را به دست می آورند. راننده همچنان کنترل نهایی خودرو را در دست دارد و وسیله نقلیه ای در این سطح نمی تواند بدون راننده انسانی رانندگی کند.
خودروهایی مانند این معمولاً دارای ADAS مانند ترمز خودکار، کروز کنترل تطبیقی و برخی از انواع سیستم حفظ خطوط هستند.
سطح 3: اتوماسیون مشروط
وسایل نقلیه در این سطح شامل ADS هستند، بنابراین از نظر فنی مستقل هستند. این خودروها قادر به حرکت از مکانی به مکان دیگر، شناسایی خطرات و واکنش به آنها هستند. حضور راننده انسانی همچنان در مواقع اضطراری الزامی است و راننده باید هوشیار و آماده کنترل باشد.
هر سیستم در وسایل نقلیه در این سطح باید خودکار باشد، و این خودروها همچنین به ظرفیت هوش مصنوعی گسترده ای نیاز دارند تا بدون کمک راننده انسانی به طور ایمن کار کنند.
سطح 4: اتوماسیون بالا
در این سطح، یک وسیله نقلیه کاملاً خودکار است. در اکثر شرایط قادر است با خیال راحت از یک مکان به مکان دیگر حرکت کند. تحت برخی شرایط و در برخی شرایط، خودرو ممکن است همچنان به کمک انسانی نیاز داشته باشد.
این نوع خودروی خودمختار از نظر فنی قادر است بدون حضور اپراتور انسانی کار کند، اما ممکن است گزینه ای که یک اپراتور انسانی کنترل را به دست بگیرد، در آن گنجانده شود.
سطح 5: اتوماسیون کامل
وسایل نقلیه در این سطح از اتوماسیون واقعاً مستقل هستند و می توانند بدون راننده در همه شرایط رانندگی کار کنند. بسته به طراحی، اپراتور انسانی ممکن است گزینه ای برای کنترل دستی داشته باشد، اما این نوع وسایل نقلیه طوری طراحی شده اند که نیازی به آن نوع مداخله نداشته باشند.
مزایای خودروهای خودران چیست؟
مزیت اصلی خودروهای خودران، و نیروی محرکه توسعه خودروهای خودران، ایمنی است.بر اساس NHTSA، بیش از 90 درصد از تصادفات جدی ناشی از خطای ساده انسانی است. ایده اصلی این است که اگر عنصر انسانی به طور کامل از معادله حذف شود، می‌توان جان‌های بسیاری را نجات داد.
علاوه بر تلفات جانی ناشی از تصادفات وسایل نقلیه موتوری هر ساله، تأثیر اقتصادی مشابهی از این رویدادها نیز وجود دارد. طبق گزارش NHTSA، حوادث سالانه صدها میلیارد دلار به دلیل کاهش فعالیت محل کار، خسارات و از دست دادن فعالیت اقتصادی هزینه می‌کنند.
مزیت عملی تر خودروهای خودمختار این است که می توانند با کارآمدتر بودن تراکم ترافیک را کاهش دهند. این امر می تواند منجر به کاهش زمان رفت و آمد برای بسیاری از رانندگان شود. علاوه بر این، رانندگان می‌توانند از زمان رفت و آمد خود برای خواندن، اطلاع از اخبار، آماده شدن برای کار یا شرکت در سایر کارهای سازنده استفاده کنند.
یکی دیگر از مزایایی که خودروهای خودران می توانند ارائه دهند افزایش تحرک برای افراد مسن و معلول است.از آنجایی که این وسایل نقلیه می‌توانند کاملاً مستقل عمل کنند، می‌توانند به‌طور ایمن توسط افرادی که بینایی و زمان واکنش ضعیفی دارند و حتی شرایطی مانند چهار پلژی که به طور معمول رانندگی ایمن یک وسیله نقلیه موتوری را بسیار دشوار یا غیرممکن می‌کند، استفاده کنند.
با توانایی رسیدن به محل کار، قرار ملاقات یا حتی خرید مواد غذایی، تعداد زیادی از افراد مسن و ناتوان ممکن است بتوانند سطح بسیار بالاتری از استقلال را نسبت به آنچه که بدون دسترسی به یک ماشین بدون راننده امکان پذیر است حفظ کنند..
مشکل بسیاری از این مزایا این است که خودروهای خودکار تنها زمانی ارزش کامل سود را منتقل می کنند که تعداد کافی از این وسایل نقلیه در جاده وجود داشته باشد.
برای مثال، خودروهای خودران تنها زمانی می توانند عنصر انسانی را از تصادفات حذف کنند که هیچ راننده انسانی در جاده وجود نداشته باشد. به طور مشابه، خودروهای خودران تنها زمانی قادر به کاهش تراکم ترافیک خواهند بود که اکثر وسایل نقلیه در جاده ها بدون راننده باشند.
تا زمانی که خودروهای خودران به حالت عادی جدید تبدیل شوند، مزیت اصلی استفاده از آن عمدتاً عامل راحتی است، با رعایت برخی موارد ایمنی.
