Autonomiset autot ovat itseohjautuvia ajoneuvoja, jotka pystyvät toimimaan minimaalisella tai jopa nollalla ihmisen panoksella. Nämä ajoneuvot hyödyntävät tekoälyä (AI) ja olemassa olevia autoteknologioita, kuten mukautuvaa vakionopeudensäädintä, automatisoidakseen ajokokemuksen.
Itse ajavien ajoneuvojen monimutkaisuus vaihtelee perusjärjestelmistä, joita ihmiskuljettajan on jatkuvasti valvottava, järjestelmiin, jotka voivat toimia kaikissa olosuhteissa ilman ihmiselementtejä.
Waymon k altaisilla yrityksillä on jo itsenäisiä autoja liikenteessä, ja autonvalmistajat, kuten Tesla, Ford, GM ja muut, ovat kaikki kehittäneet omia autonomisia ajoneuvotekniikoitaan, kuten Tesla Autopilot, Argo AI ja GM Cruise.
Kuinka autonomiset autot toimivat?
Autonomiset autot käyttävät yhdistelmää tekoälyä ja ajoneuvojärjestelmiä, jotka perustuvat olemassa oleviin Advanced Driver Assistance Systems (ADAS) -järjestelmiin luodakseen jotain, joka tunnetaan nimellä Automated Driver System (ADS).
Autonomisen auton ytimessä oleva tekoäly ottaa syötteitä erilaisista ajoneuvoon rakennetuista antureista, ja se käyttää niitä luodakseen kuvan ulkomaailmasta. Tämän kuvan, alueen kartan ja GPS (Global Positioning Satellite) -tietojen avulla autonominen ajoneuvo voi turvallisesti piirtää kurssin ympäristönsä läpi.
Liikkuakseen pisteestä toiseen tekoäly hyödyntää ajoneuvon järjestelmiä, kuten drive-by-wire elektronisia kaasu-, jarru- ja ohjaussäätimiä. Kun ajoneuvon anturit, jotka voivat sisältää kaikkea tutkasta lasereihin, havaitsevat kohteen, kuten jalankulkijan tai muun ajoneuvon, tekoäly on suunniteltu ryhtymään välittömiin korjaaviin toimiin onnettomuuden välttämiseksi.
Täyden tekoälyohjauksen lisäksi itseohjautuvat autot on yleensä suunniteltu siten, että niissä on mahdollisuus kuljettajan täydelliseen hallintaan. Tällaisissa ajoneuvoissa ADS toimii erittäin edistyneenä vakionopeudensäätimenä, jossa kuljettaja voi ottaa ohjauksen tai luovuttaa sen milloin tahansa.
Jotkin autonomiset autot on suunniteltu toimimaan ilman ihmisen panosta, vaikka kuljettamattomien autojen laillisuus vaihtelee paikasta toiseen.
Tärkeimmät tekniikat, joiden avulla auto voi ajaa itse
Jotta auto ajaa itse, sen on hyödynnettävä useita tekniikoita, jotka ovat olleet ajoneuvoissamme vuosia ja joissakin tapauksissa jopa vuosikymmeniä. Auton on ylläpidettävä elektronista ohjausta jokaisessa järjestelmässä moottorista ja voimansiirrosta jarruihin, ja se tarvitsee jonkinlaista tekoälyä yhdistääkseen kaiken.
Suurin osa autonomisissa autoissa hyödynnettävistä teknologioista tunnetaan Advanced Driver Assistance Systems -järjestelminä, koska ne on suunniteltu tekemään ajokokemuksesta mukavampi ja vähemmän vaarallinen.
Tässä on joitain tärkeimmistä autonomisten ajoneuvojen perustana olevista teknologioista:
- Tekoäly: Autonomiset autot eivät olisi mahdollisia ilman tekoälyä. Näitä ajoneuvoja ohjaavat tekoälyohjelmat, jotka on kehitetty ja koulutettu koneoppimisen avulla, jotta ne pystyvät lukemaan tietoja useista ajoneuvoon rakennetuista antureista ja määrittämään sitten sopivimman toimenpiteen missä tahansa tilanteessa.
- Drive-by-wire: Nämä järjestelmät ovat olleet tavallisissa ajoneuvoissa jo vuosia, ja ne periaatteessa korvaavat mekaaniset liitännät sähköliitännöillä ja ohjaimilla. Tämän ansiosta sisäänrakennetun tekoälyn on paljon helpompi hallita jokaista yksittäistä järjestelmää, kuten ohjausta, kiihdytystä ja jarrutusta.
- Kaistanpito: Nämä järjestelmät suunniteltiin alun perin auttamaan ihmiskuljettajia välttämään ajautumista pois kaist altaan liikenteessä, mutta itseohjautuvat ajoneuvot käyttävät monia samantyyppisiä antureita ja tekniikoita.
- Automaattinen jarrutus: Tämä oli alun perin suunniteltu estämään onnettomuuksia jarruttamalla automaattisesti tilanteissa, joissa kuljettaja on liian hidas toimimaan. Autonomisissa autoissa käytetään samanlaista tekniikkaa paljon laajemmassa mittakaavassa.
- Mukautuva vakionopeudensäädin: Tämä on toinen järjestelmä, joka alun perin suunniteltu auttamaan kuljettajia, tässä tapauksessa dynaamisesti lisäämällä ja vähentämällä nopeutta suhteessa ympäröivään liikenteeseen. Autonomisten autojen on suoritettava tämä sama perustehtävä kaiken muun lisäksi, jonka kuljettaja tavallisesti tekisi.
Autonomian asteet: Voivatko itsenäiset autot todella olla kuljettamattomia?
Autonomisten autojen kehitys oli hidasta edistystä, ei kytkintä, jonka joku päätti kääntää jonain päivänä. Se alkoi 1950-luvulla ensimmäisistä turvallisuus- ja käyttömukavuusominaisuuksista, jotka tulivat yleisiksi ajan myötä, kuten lukkiutumattomat jarrut ja vakionopeudensäädin, ja kiihtyi 2000-luvulla ADAS-järjestelmillä, kuten mukautuva vakionopeudensäädin ja automaattinen jarrutus.
Koska autonomiset autot ovat tulleet markkinoille niin hitaasti ja vähitellen, Automotive Engineers (SAE) on kehittänyt viisitasoisen automaatioasteikon.
Tämä asteikko kuvaa kaikkea eilisestä täysin manuaalisista ajoneuvoista sellaisiin täysin automatisoituihin ajoneuvoihin, joiden odotetaan ilmestyvän esittelytilojen kerroksiin ja moottoriteille vuoteen 2020 mennessä.
Nämä ovat automaatiotasot, jotka ajoneuvossa voi olla:
Taso 0: Ei automaatiota
Nämä ovat perinteisiä ajoneuvoja, jotka vaativat jatkuvaa kuljettajan panosta toimiakseen. Näissä ajoneuvoissa ei ole edes ominaisuuksia, kuten lukkiutumattomia jarruja tai vakionopeudensäädintä.
Taso 1: Kuljettajan apu
Näitä ajoneuvoja hallitsee edelleen täysin kuljettaja, mutta niissä on joitain yleisiä kuljettajan apujärjestelmiä. Tämän tason ajoneuvossa on yleensä perusominaisuudet, kuten vakionopeudensäädin.
Taso 2: Osittainen automaatio
Tässä vaiheessa autot saavat jonkin verran automaattista hallintaa toiminnoista, kuten kiihdytyksestä, jarrutuksesta ja ohjauksesta. Kuljettaja hallitsee edelleen ajoneuvoa lopullisesti, eikä tällä tasolla oleva ajoneuvo voi ajaa itse ilman ihmiskuljettajaa.
Tällaisissa ajoneuvoissa on yleensä ADAS, kuten automaattinen jarrutus, mukautuva vakionopeudensäädin ja jonkinlainen kaistanpitojärjestelmä.
Taso 3: ehdollinen automaatio
Tämän tason ajoneuvoissa on ADS, joten ne ovat teknisesti itsenäisiä. Nämä autot pystyvät navigoimaan paikasta toiseen, tunnistamaan vaarat ja reagoimaan niihin. Ihmiskuljettajan läsnäolo vaaditaan edelleen hätätilanteessa, ja kuljettajan on pysyttävä valppaana ja valmiina ottamaan hallinnan.
Jokainen tämän tason ajoneuvojen järjestelmä on automatisoitava, ja nämä autot vaativat myös laajan tekoälykapasiteetin toimiakseen turvallisesti ilman kuljettajaa.
Taso 4: Korkea automaatio
Tällä tasolla ajoneuvo on täysin automatisoitu. Se pystyy navigoimaan turvallisesti paikasta toiseen useimmissa olosuhteissa. Joissain olosuhteissa ja joissakin olosuhteissa auto saattaa silti vaatia ihmisen panosta.
Tämän tyyppinen autonominen auto pystyy teknisesti toimimaan ilman ihmisen läsnäoloa, mutta siihen voidaan sisällyttää mahdollisuus, että ihminen ottaa ohjat käsiinsä.
Taso 5: Täysi automaatio
Tällä automaatiotasolla olevat ajoneuvot ovat todella autonomisia ja voivat toimia ilman kuljettajaa kaikissa ajo-olosuhteissa. Suunnittelusta riippuen ihmiskäyttäjällä voi olla mahdollisuus ohjata manuaalisesti, mutta tämäntyyppiset ajoneuvot on suunniteltu niin, että ne eivät vaadi tämän tyyppisiä toimenpiteitä.
Mitä etuja autonomisista autoista on?
Autonomisten autojen ensisijainen etu ja autonomisten autojen kehityksen liikkeellepaneva voima on turvallisuus. NHTSA:n mukaan yli 90 prosenttia kaikista vakavista onnettomuuksista johtuu yksinkertaisesta inhimillisestä virheestä. Perusajatuksena on, että jos ihmiselementti voitaisiin poistaa kokonaan yhtälöstä, voitaisiin pelastaa monia ihmishenkiä.
Ajoneuvo-onnettomuuksien vuosittain aiheuttamien suurien ihmishenkien menetysten lisäksi näillä tapahtumilla on yhtä suuri taloudellinen vaikutus. NHTSA:n mukaan tapaturmat maksavat satoja miljardeja dollareita joka vuosi työpaikan alentuneen toiminnan, vahingon ja taloudellisen toiminnan menettämisen vuoksi.
Autonomisten autojen käytännöllisempi hyöty on, että ne voivat mahdollisesti vähentää liikenneruuhkia toimimalla tehokkaammin. Tämä voi lyhentää työmatka-aikoja monille kuljettajille. Lisäksi kuljettajat voisivat käyttää työmatka-aikansa lukemiseen, uutisten seuraamiseen, työhön valmistautumiseen tai muihin tuottaviin tehtäviin.
Toinen hyöty, jonka autonomiset autot voisivat tarjota, on vanhusten ja vammaisten lisääntynyt liikkuvuus. Koska nämä ajoneuvot pystyvät toimimaan täysin itsenäisesti, niitä voivat turvallisesti käyttää henkilöt, joilla on heikentynyt näkö- ja reaktioaika tai jopa sellaiset olosuhteet, kuten quadriplegia, jotka tavallisesti tekisivät moottoriajoneuvon turvallisesta ajamisesta erittäin vaikeaa tai mahdotonta.
Jos pystyvät pääsemään töihin, tapaamaan tai jopa ostamaan ruokaostoksia, monet vanhukset ja vammaiset voivat pystyä säilyttämään paljon suuremman autonomian kuin olisi mahdollista ilman kuljettajatonta autoa.
Useimpien näiden etujen ongelmana on, että automatisoidut autot välittävät hyödyn täyden arvon vain, kun näitä ajoneuvoja on tiellä riittävä määrä.
Esimerkiksi autonomiset autot voivat poistaa inhimillisen elementin onnettomuuksista vain silloin, kun tiellä ei ole ihmiskuljettajia. Vastaavasti autonomiset autot pystyisivät vähentämään liikenneruuhkia vain, jos suurin osa tiellä olevista ajoneuvoista on ilman kuljettajaa.
Kunnes autonomiset autot muuttuvat uudeksi normaaliksi, auton käytön ensisijainen hyöty on lähinnä mukavuustekijä, johon liittyy myös turvallisuus.
