Видят ли беспилотные машины утят?

В начале июля самоуправляемая машина Google впервые попала в аварию с пострадавшими (по вине другой машины). Незадолго до этого в компании ГАЗ обещали начать серийное производство беспилотных автомобилей к 2030 году. В общем, беспилотные автомобили становятся реальностью. Мы решили рассказать, как они работают. 

Это машины, которые могут самостоятельно ездить по дорогам общего пользования без участия водителя. Главных успехов в этом направлении пока добился Google. Испытания, обучение и доводка гугловских самоуправляемых машин ведется уже почти семь лет. За это время они проехали более 2,7 миллиона километров.

Они развивают несколько иное направление. Сейчас сразу несколько компаний, включая Volkswagen, Ford, Audi и BMW, занимаются созданием машин с той или иной степенью автономности. Исследования пока ведутся в области автопилота — системы, которой можно доверить управление автомобилем на несложных участках дороги. Например, модифицированный в 2011 году Volkswagen Passat с системой автопилота может самостоятельно ехать по трассе на скорости до 130 километров в час, придерживаясь той полосы, в которой водитель доверил ему управление. Основу автопилота составляют адаптивный круиз-контроль (умеет притормаживать машину, если находящийся спереди автомобиль замедляется) и система контроля полосы движения. Обе они уже реализованы в серийных машинах. Но все-таки беспилотные, самоуправляемые машины — это немного другое. 

Бортовой компьютер таких машин «видит» окружающий мир с помощью систем технического зрения. В передней части автомобиля установлены несколько пар видеокамер. Угол обзора каждой камеры составляет всего 50 градусов, но вместе они дают отличный обзор. Попарное размещение создает стереоэффект, так что беспилотная машина видит все в объеме и умеет оценивать расстояние до объектов. Специальный алгоритм в бортовом компьютере автомобиля анализирует изображение с камер, находит и распознает возможные препятствия, дорожную разметку, светофоры и их сигналы, дорожные знаки. С помощью камер распознаются объекты на удалении 30 метров. Для ускорения работы алгоритма используются карты, на которых указано не только точное расположение и тип дорожных знаков, но и их высота. Работе помогают и панорамы улиц из Google Street View — компьютер постоянно сравнивает эти изображения с тем, что он видит через камеры. Это помогает избегать ошибок.

Да. Система может распознавать крупные подвижные объекты: другие автомобили, больших животных, пешеходов и велосипедистов. Если говорить максимально просто, бортовой компьютер постоянно анализирует видеоизображения и определяет локальные участки, на которых что-то сильно меняется от кадра к кадру. Так распознаются подвижные объекты.  Конкретные объекты система может узнавать по общим чертам. 

Увы, их раздавят, если только водитель не успеет перехватить управление. С утятами, белочками и другими подвижными объектами у беспилотных машин Google пока есть сложности. Отчасти по этой же причине такие машины завалили бы упражнение «змейка» при сдаче экзамена на права.

Этот параметр изменяется динамически в зависимости от скорости движения, плотности потока и показаний радаров. Радары передают бортовому компьютеру информацию не только о расстоянии до соседних машин, но и об их скорости. Измерение скорости возможно благодаря эффекту Доплера — частота и длина излученной радиоволны меняется, отражаясь от объекта. Дальность действия радаров составляет 200 метров. Кроме того, беспилотные машины учитывают дорожные знаки, ограничивающие минимальную дистанцию между автомобилями. Отдаленно удержание дистанции самоуправляемым автомобилем напоминает работу адаптивного круиз-контроля. Такая система, например, устанавливается на автомобили Ford: при помощи радара она определяет расстояние до впереди идущего автомобиля и автоматически тормозит, если тот начинает замедляться.

Пока нет. Опытные прототипы на дорогах и на полигоне не могут разгоняться быстрее 40 километров в час. Такое ограничение ввели специально — на время обучения машин и анализа данных, получаемых во время уличных испытаний. К слову, бортовой компьютер машины обрабатывает до одного гигабайта различных данных в секунду. Полноценные беспилотные автомобили Google будут ограничены в скорости лишь требованиями дорожных знаков и правил дорожного движения. В редких случаях они смогут превышать скоростной лимит, но не более, чем на 16 километров в час. Так придумано на случай, если все машины вокруг беспилотника будут превышать скорость — в этом случае машине безопасней взять дурной пример с пилотируемых моделей.

Да, на водительском месте должен сидеть человек с правами. В любой нештатной ситуации он должен перехватить управление. Такие правила прописаны в законах Невады и Калифорнии — только в этих штатах беспилотным машинам разрешено ездить по дорогам общего пользования. 

Возможно. В Неваде и Калифорнии об этом уже ведутся предварительные дебаты. Для этого нужно решить много вопросов, связанных с безопасностью и ответственностью. Например, кто будет отвечать за ДТП, которое произошло по вине беспилотной машины? Владелец? Компания Google? Пока непонятно.

Пока совсем не приспособлена. Во всех тестовых машинах присутствуют водители, которые обладают не только навыками экстремального вождения обычных автомобилей, но и прошли многочасовую подготовку по программе управления беспилотным автомобилем Google. Эти люди обязаны перехватывать управление в любой нештатной ситуации: заносе, неадекватном поведении других водителей. После таких ситуаций водители обязаны отчитываться Google, инженеры которой в последствии анализируют, как повел бы себя беспилотный автомобиль в полностью автономном режиме. Все данные учитываются и используются в разработке схем возможных действий машины в любых нестандартных ситуациях. На дорогах, которые хорошо известны бортовому компьютеру, вероятность, что беспилотная машина справится с нештатной дорожной ситуацией, довольно высока. Только беда пока в том, что 99% автодорог США самоуправляемым машинам Google абсолютно незнакомы. По ним машина проехаться в автономном режиме не сможет.

Пока непонятно. Сейчас в поездке машина Google способна одновременно распознавать и отслеживать несколько сотен различных объектов, рассчитывать оптимальные варианты объезда или торможения. На небольших скоростях автомобиль просто остановится, не причинив ребенку никакого вреда (если тот, конечно, целенаправленно не кинется машине под колеса).

Плохо. Перемен погоды такие машины пока не любят. Они начинают работать нестабильно (или вовсе отказываются ехать) во время дождя, тумана или снега. Дело тут скорее не в недоработках программного обеспечения, а особенностях самих систем технического зрения. В самоуправляемых автомобилях используются видеокамеры, лидары, компактные радиолокационные станции в передней и задней частях машины, а также датчик, с которого уточняется местоположение. Видеокамеры и лидары — это оптические системы, эффективность которых сильно зависит от чистоты воздуха. В первом случае световое излучение напрямую фиксируется матрицей камеры, во втором — устройство излучает лазерный луч в видимом или ближнем инфракрасном спектре, а его отражение от объектов фиксирует специальный передающий модуль. Радары значительно менее чувствительны к чистоте воздуха, однако без камер и лидара автономная ориентация машины в пространстве снижается. Гололед беспилотные автомобили учитывают, но тут нет ничего удивительного — подобные системы есть и на обычных современных машинах.  Системы курсовой устойчивости способны притормаживать определенные колеса в случае заноса на скользкой дороге, а антиблокировочные системы — предотвращать блокировку колес при резком торможении.

Пока не очень, но разработчики думают об этом. Уже есть алгоритм, который позволяет беспилотной машине превышать разрешенную скорость, подчиняясь потоку — это тоже можно назвать «негласным правилом». Как такой автомобиль сможет понять, кто кого пропускает на равнозначном нерегулируемом перекрестке, пока не очень ясно. Человек эту задачу решает за доли секунды, а у компьютера возникают проблемы.