ماشین خودران (خودروی خودران یا ماشین بدون راننده)

ماشین خودران چیست؟ خودروی خودران (که گاهی اوقات خودروی خودران یا ماشین بدون راننده نامیده می‌شود) وسیله‌ای است که از ترکیبی از حسگرها، دوربین‌ها، رادار و هوش مصنوعی ( AI ) برای سفر بین مقاصد بدون اپراتور انسانی استفاده می‌کند.

برای واجد شرایط بودن به عنوان کاملاً خودمختار، یک وسیله نقلیه باید بتواند بدون دخالت انسان به مقصدی از پیش تعیین شده بر روی جاده هایی که برای استفاده از آن مناسب سازی نشده اند حرکت کند.

شرکت هایی که در حال توسعه و/یا آزمایش خودروهای خودران هستند عبارتند از آئودی، بی ام و، فورد، گوگل، جنرال موتورز، تسلا، فولکس واگن و ولوو.

آزمایش گوگل شامل ناوگانی از خودروهای خودران – از جمله تویوتا پری و آئودی TT – بود که بیش از 140000 مایل از خیابان ها و بزرگراه های کالیفرنیا را پیمایش می کردند.

ماشین های خودران چگونه کار می کنند

فناوری‌های هوش مصنوعی سیستم‌های خودروهای خودران را تقویت می‌کنند. توسعه دهندگان خودروهای خودران از حجم وسیعی از داده‌های سیستم‌های تشخیص تصویر ، همراه با یادگیری ماشینی و شبکه‌های عصبی ، برای ساختن سیستم‌هایی استفاده می‌کنند که می‌توانند به طور مستقل رانندگی کنند.

شبکه‌های عصبی الگوهایی را در داده‌ها شناسایی می‌کنند که به الگوریتم‌های یادگیری ماشینی تغذیه می‌شوند.

این داده‌ها شامل تصاویر دوربین‌های خودروهای خودران است که از طریق آن شبکه عصبی شناسایی چراغ‌های راهنمایی، درختان، حاشیه‌ها، عابران پیاده، علائم خیابان‌ها و سایر بخش‌های هر محیط رانندگی را می‌آموزد.

به عنوان مثال، پروژه خودروی خودران گوگل که Waymo نام دارد، از ترکیبی از حسگرها، لیدار (تشخیص و محدوده نور — فناوری مشابه RADAR) و دوربین ها استفاده می کند و تمام داده هایی را که این سیستم ها تولید می کنند برای شناسایی همه چیز در اطراف خودرو ترکیب می کند.

و پیش بینی کنید که آن اشیا در مرحله بعدی چه کاری انجام می دهند. این در کسری از ثانیه اتفاق می افتد.

بلوغ برای این سیستم ها مهم است. هرچه سیستم بیشتر رانندگی کند، داده های بیشتری را می تواند در الگوریتم های یادگیری عمیق خود گنجانده و آن را قادر می سازد تا انتخاب های رانندگی دقیق تری داشته باشد.

در زیر نحوه عملکرد وسایل نقلیه Google Waymo توضیح داده شده است:

• راننده (یا مسافر) یک مقصد را تعیین می کند. نرم افزار ماشین یک مسیر را محاسبه می کند.
• یک سنسور چرخشی لیدار روی سقف، برد 60 متری اطراف خودرو را کنترل می کند و یک نقشه سه بعدی ( 3D ) پویا از محیط فعلی خودرو ایجاد می کند.
• یک سنسور در چرخ عقب سمت چپ، حرکت جانبی را برای تشخیص موقعیت خودرو نسبت به نقشه سه بعدی نظارت می کند.
• سیستم های رادار در سپر جلو و عقب فاصله تا موانع را محاسبه می کنند.
• نرم افزار هوش مصنوعی در خودرو به تمام سنسورها متصل است و ورودی های نمای خیابان گوگل و دوربین های ویدئویی داخل خودرو را جمع آوری می کند.
• هوش مصنوعی فرآیندهای ادراکی و تصمیم گیری انسان را با استفاده از یادگیری عمیق شبیه سازی می کند و اقدامات در سیستم های کنترل راننده مانند فرمان و ترمز را کنترل می کند.
• نرم افزار خودرو برای اطلاع قبلی از مواردی مانند نقاط دیدنی، علائم راهنمایی و رانندگی و چراغ ها با نقشه های گوگل مشورت می کند.
• یک تابع نادیده گرفتن در دسترس است که به انسان اجازه می دهد کنترل خودرو را در دست بگیرد.

ماشین خودران چیست؟

خودروهایی با ویژگی های خودران

پروژه Waymo گوگل نمونه ای از خودروهای خودران است که تقریباً به طور کامل خودران است.

هنوز نیاز به حضور یک راننده انسانی دارد اما فقط در صورت لزوم سیستم را نادیده می گیرد.

به معنای واقعی خودران نیست، اما می تواند خود را در شرایط ایده آل رانندگی کند. سطح بالایی از استقلال دارد.

بسیاری از خودروهایی که امروزه در دسترس مصرف‌کنندگان قرار می‌گیرند، از سطح استقلال پایین‌تری برخوردارند، اما همچنان دارای برخی ویژگی‌های خودران هستند.

ویژگی های خودران که از سال 2022 در بسیاری از خودروهای تولیدی موجود است شامل موارد زیر است:

• فرمان هندزفری  ماشین را بدون دست راننده روی فرمان متمرکز می کند. راننده همچنان موظف به توجه است.
• کروز کنترل تطبیقی ​​(ACC)  به طور خودکار یک فاصله قابل انتخاب بین خودروی راننده و خودروی جلویی را حفظ می کند.
• هنگام عبور  راننده از خط کشی با هل دادن خودکار وسیله نقلیه به سمت خط مخالف، فرمان محور محور مداخله می کند.

سطوح استقلال در خودروهای خودران

اداره ملی ایمنی ترافیک بزرگراه ایالات متحده (NHTSA) شش سطح از اتوماسیون را ارائه می دهد که از سطح 0 شروع می شود که در آن انسان ها رانندگی می کنند، از طریق فناوری های کمک راننده تا اتومبیل های کاملاً خودمختار. در اینجا پنج سطحی هستند که از اتوماسیون سطح 0 پیروی می کنند:

• سطح 1:  یک سیستم کمک راننده پیشرفته (ADAS) به راننده انسانی در فرمان، ترمز یا شتاب گیری کمک می کند، البته نه به طور همزمان. یک ADAS شامل دوربین‌های دید عقب و ویژگی‌هایی مانند هشدار لرزان صندلی برای هشدار دادن به رانندگان در هنگام خروج از خط حرکت است.
• سطح 2:  یک ADAS که می تواند همزمان هدایت کند و ترمز کند یا شتاب بگیرد در حالی که راننده کاملاً در پشت فرمان هوشیار است و به عنوان راننده به کار خود ادامه می دهد.
• سطح 3:  یک سیستم رانندگی خودکار (ADS) می تواند تمام وظایف رانندگی را تحت شرایط خاص مانند پارک کردن ماشین انجام دهد. در این شرایط، راننده انسان باید آماده کنترل مجدد باشد و همچنان باید راننده اصلی وسیله نقلیه باشد.
• سطح 4:  یک ADS می تواند تمام وظایف رانندگی را انجام دهد و محیط رانندگی را در شرایط خاص نظارت کند. در آن شرایط، ADS به اندازه کافی قابل اعتماد است که راننده انسانی نیازی به توجه ندارد.
• سطح 5:  ADS خودرو به عنوان یک راننده مجازی عمل می کند و تمام رانندگی را در هر شرایطی انجام می دهد. سرنشینان انسان مسافر هستند و هرگز انتظار نمی رود که وسیله نقلیه را برانند.

ماشین خودران چیست؟

از سال 2022، خودروسازان به سطح 4 رسیده اند. سازندگان باید نقاط عطف تکنولوژیکی مختلفی را پاک کنند و چندین موضوع مهم باید قبل از خرید خودروهای کاملاً خودمختار و استفاده در جاده های عمومی در ایالات متحده بررسی شوند.

حتی اگر خودروهای سطح 4 برای مصرف عمومی در دسترس نیستند، اما به روش‌های دیگری استفاده می‌شوند.

به عنوان مثال، Waymo گوگل با Lyft شریک شد تا یک سرویس اشتراک گذاری سواری تجاری کاملاً مستقل به نام Waymo One را ارائه دهد.

سواران می توانند از یک خودروی خودران استقبال کنند تا آنها را به مقصد برسانند و بازخورد خود را به Waymo ارائه دهند.

در صورت نیاز به نادیده گرفتن ADS، خودروها همچنان دارای یک راننده ایمنی هستند.

این سرویس از اواخر سال 2022 فقط در منطقه مترو فینیکس، سانفرانسیسکو و اخیراً لس آنجلس در دسترس است، اما به دنبال گسترش به شهرهای بیشتری است.

خودروهای خودمختار جارو خیابان نیز در استان هونان چین تولید می شوند که الزامات سطح 4 را برای پیمایش مستقل در یک محیط آشنا با موقعیت های جدید محدود برآورده می کنند.

پیش‌بینی‌های تولیدکنندگان در مورد زمانی که وسایل نقلیه سطح 4 و 5 به طور گسترده در دسترس خواهند بود متفاوت است.

یک خودروی موفق سطح 5 باید بتواند به موقعیت های رانندگی جدید به خوبی یا بهتر از یک انسان واکنش نشان دهد.

ماشین خودران چیست؟

مزایا و معایب خودروهای خودران

مهمترین مزیتی که طرفداران خودروهای خودران از آن حمایت می کنند ایمنی است.

پیش‌بینی آماری وزارت حمل‌ونقل ایالات متحده و NHTSA از تلفات ترافیکی برای سال 2017 تخمین می‌زند که در آن سال 37150 نفر در تصادفات وسایل نقلیه موتوری جان خود را از دست دادند.

NHTSA تخمین زده است که 94 درصد تصادفات جدی ناشی از خطای انسانی یا انتخاب های نادرست، مانند رانندگی در حالت مستی یا حواس پرتی است.

خودروهای خودران این عوامل خطر را از معادله حذف می‌کنند – اگرچه ماشین‌های خودران هنوز در برابر عوامل دیگری مانند مشکلات مکانیکی که باعث تصادف می‌شوند آسیب‌پذیر هستند.

اگر خودروهای خودران بتوانند به میزان قابل توجهی تعداد تصادفات را کاهش دهند، مزایای اقتصادی آن می تواند بسیار زیاد باشد.

بر اساس گزارش NHTSA، آسیب‌ها بر فعالیت‌های اقتصادی تأثیر می‌گذارند، از جمله 57.6 میلیارد دلار در بهره‌وری محل کار از دست رفته و 594 میلیارد دلار به دلیل از دست دادن زندگی و کاهش کیفیت زندگی به دلیل آسیب‌ها.

در تئوری، اگر جاده‌ها عمدتاً توسط خودروهای خودران اشغال می‌شد، ترافیک به آرامی جریان می‌یافت و تراکم ترافیک کمتری وجود داشت.

در خودروهای تمام اتوماتیک، سرنشینان می‌توانند در حین رفت و آمد به محل کار، فعالیت‌های تولیدی انجام دهند.

افرادی که به دلیل محدودیت‌های فیزیکی نمی‌توانند رانندگی کنند، می‌توانند استقلال جدیدی از طریق وسایل نقلیه خودران پیدا کنند و فرصت کار در زمینه‌هایی را خواهند داشت که نیاز به رانندگی دارند.

کامیون‌های خودران در ایالات متحده و اروپا آزمایش شده‌اند تا به رانندگان اجازه دهند از خلبان خودکار در مسافت‌های طولانی استفاده کنند و راننده را برای استراحت یا تکمیل وظایف آزاد کند و ایمنی راننده و بهره‌وری سوخت را بهبود بخشد.

این ابتکار که جوخه های کامیون نامیده می شود ، توسط ACC، سیستم های جلوگیری از برخورد و ارتباطات وسیله نقلیه به وسیله نقلیه برای ACC همکاری می شود.

نقاط ضعف فناوری خودران می تواند این باشد که سوار شدن بر وسیله نقلیه بدون راننده پشت فرمان ممکن است – حداقل در ابتدا – آزاردهنده باشد.

اما با رایج شدن قابلیت‌های خودران، رانندگان انسانی ممکن است بیش از حد به فناوری خلبان خودکار متکی شوند و ایمنی خود را به دست اتوماسیون بسپارند، حتی زمانی که باید در صورت نقص نرم‌افزار یا مشکلات مکانیکی به عنوان پشتیبان عمل کنند.

در یک نمونه از مارس 2018، شاسی بلند مدل X تسلا در حالت خلبان خودکار بود که با جداکننده خطوط بزرگراه برخورد کرد.

به گفته این شرکت، علیرغم هشدارهای بصری و هشدار صوتی برای بازگرداندن دستانش روی فرمان، دست های راننده روی فرمان نبود.

تصادف دیگری زمانی رخ داد که هوش مصنوعی تسلا سمت انعکاس براق کامیون را با آسمان اشتباه گرفت.

ماشین خودران چیست؟

ایمنی خودروهای خودران و چالش ها

خودروهای خودران باید یاد بگیرند که اشیاء بی شماری را در مسیر خودرو از شاخه ها و زباله ها گرفته تا حیوانات و انسان ها شناسایی کنند.

چالش‌های دیگر در جاده‌ها تونل‌هایی هستند که با GPS تداخل می‌کنند ، پروژه‌های ساختمانی که باعث تغییر مسیر یا تصمیم‌های پیچیده می‌شوند، مانند محل توقف برای عبور وسایل نقلیه اضطراری.

سیستم ها باید در مورد زمان کاهش سرعت، انحراف یا ادامه شتاب به طور معمول تصمیمات آنی بگیرند.

این یک چالش ادامه دار برای توسعه دهندگان است و گزارش هایی مبنی بر تردید و انحراف غیرضروری خودروهای خودران در هنگام شناسایی اشیاء در جاده ها یا نزدیک آن وجود دارد.

این مشکل در یک تصادف مرگبار در مارس 2018 مشهود بود که در آن یک خودروی خودران که توسط اوبر اداره می شد، رخ داد.

این شرکت گزارش داد که نرم افزار وسیله نقلیه یک عابر پیاده را شناسایی کرد، اما آن را مثبت کاذب دانست و نتوانست برای جلوگیری از برخورد با او منحرف شود.

این تصادف باعث شد تویوتا آزمایش خودروهای خودران خود را در جاده های عمومی به طور موقت متوقف کند، اما آزمایش آن در جاهای دیگر ادامه خواهد داشت.

موسسه تحقیقاتی تویوتا در حال ساخت یک مرکز آزمایشی در زمینی به مساحت 60 هکتار در میشیگان برای توسعه بیشتر فناوری خودروهای خودکار است.

با تصادفات، مسئله مسئولیت نیز مطرح می شود، و قانونگذاران هنوز مشخص نکرده اند که چه کسی در هنگام تصادف یک خودروی خودران مسئول است.

همچنین نگرانی‌های جدی در مورد هک شدن نرم‌افزار مورد استفاده برای کار با وسایل نقلیه خودران وجود دارد و شرکت‌های خودروسازی در حال تلاش برای مقابله با خطرات امنیت سایبری هستند .

خودروسازان تابع استانداردهای ایمنی وسایل نقلیه موتوری فدرال هستند و NHTSA گزارش داد که باید کارهای بیشتری انجام شود تا وسایل نقلیه مطابق با این استانداردها باشند.

در چین، خودروسازان و رگولاتورها استراتژی متفاوتی را برای رعایت استانداردها و تبدیل خودروهای خودران به واقعیتی روزمره اتخاذ می کنند.

دولت چین شروع به طراحی مجدد مناظر شهری، سیاست ها و زیرساخت ها می کند تا محیط زیست را برای خودروهای خودران دوستانه تر کند.

این شامل نوشتن قوانینی درباره نحوه حرکت انسان‌ها و استخدام اپراتورهای شبکه تلفن همراه برای انجام بخشی از پردازش مورد نیاز برای دادن داده‌هایی به وسایل نقلیه خودران است که برای پیمایش نیاز دارند.

“راه های آزمایشی ملی” اجرا می شود. ماهیت خودکامه دولت چین این امکان را فراهم می کند، که دموکراسی دعوی که آزمایش ها از طریق آن در آمریکا انجام می شود را دور می زند.

ماشین خودران چیست؟

تاریخچه ماشین های خودران

مسیر به سمت خودروهای خودران با ویژگی‌های اتوماسیون افزایشی برای ایمنی و راحتی قبل از سال 2000، با کروز کنترل و ترمزهای ضد قفل آغاز شد.

پس از آغاز هزاره، ویژگی‌های ایمنی پیشرفته از جمله کنترل پایداری الکترونیکی، تشخیص نقاط کور و هشدارهای برخورد و تغییر خطوط در خودروها در دسترس قرار گرفت.

طبق NHTSA، بین سال‌های 2010 تا 2016، قابلیت‌های پیشرفته کمک راننده، مانند دوربین‌های ویدیویی دید عقب، ترمزهای اضطراری خودکار و کمک‌های محوری بین خطوط، ظاهر شدند.

از سال 2016، خودروهای خودران به سمت خودمختاری نسبی حرکت کرده اند، با ویژگی هایی که به رانندگان کمک می کند در مسیر خود بمانند، همراه با فناوری ACC و توانایی پارک خود.

وسایل نقلیه تمام اتوماتیک هنوز در دسترس عموم قرار نگرفته اند و ممکن است برای سال های زیادی در دسترس نباشند.

در ایالات متحده، NHTSA راهنمایی فدرال برای معرفی یک ADS جدید در جاده های عمومی ارائه می دهد. با پیشرفت فناوری خودروهای خودمختار، راهنمایی‌های این بخش نیز افزایش می‌یابد.

خودروهای خودران هنوز در بیشتر جاده ها قانونی نیستند. در ژوئن 2011، نوادا به اولین حوزه قضایی در جهان تبدیل شد که اجازه آزمایش خودروهای بدون راننده در جاده های عمومی را داد.

کالیفرنیا، فلوریدا، اوهایو و واشنگتن دی سی، در سال‌های پس از آن به دنبال آن بوده‌اند.

تاریخچه خودروهای بدون راننده بسیار فراتر از آن است. لئوناردو داوینچی اولین نمونه اولیه را در حدود سال 1478 طراحی کرد.

ماشین داوینچی به عنوان یک ربات خودکششی با فنرها، با فرمان قابل برنامه ریزی و توانایی اجرای دوره های از پیش تعیین شده طراحی شد.

ماشین خودران چیست؟

مهندس حمید تدینی: نویسنده و وبلاگ نویس مشهور، متخصص در زبان برنامه نویسی و هوش مصنوعی و ساکن آلمان است. مقالات روشنگر او به پیچیدگی های این زمینه ها می پردازد و به خوانندگان درک عمیقی از مفاهیم پیچیده فناوری ارائه می دهد. کار او به دلیل وضوح و دقت مشهور است.