Come funzionano le auto a guida autonoma: i dadi e le viti dietro il programma di auto autonome di Google

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Essere in grado di andare al lavoro avanti e indietro mentre dormi, mangi, giochi a Trivia Crack o raggiungi il tuo i blog preferiti in Feedly è un concetto che è ugualmente attraente e apparentemente lontano e troppo futuristico per essere realmente accadere.

Quando Google ha annunciato il suo progetto di auto autonoma nel 2008, le visioni del Rapporto sulle minoranze hanno iniziato a turbinarci in testa mentre ci chiedevamo quali fossero le possibilità di un'auto che davvero non aveva bisogno che facessimo altro che girarla su. Questa stessa macchina non dovrebbe preoccuparsi di incidenti, distrazione o guida sotto l'influenza mentre ha effettuato migliaia - o addirittura milioni - di calcoli in secondi per mantenere la tua sicurezza.

Vedete, a quanto pare, gli umani sono notevolmente cattivi nella guida. Secondo Joshua Schank, dell'Eno Center for Transportation:

"Le persone non sono brave a guidare: ogni anno muoiono 30.000 persone in incidenti stradali (negli Stati Uniti). Le macchine possono essere molto meglio degli umani quando si tratta di guidare; non bevono o mandano messaggi e possono pensare più velocemente ".

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Anche se non un singolo guidatore sosterrebbe che non ci sono veri e propri guidatori terribilmente cattivi sulla strada, giusto quanto è sicura la Google Car Gli effetti scioccanti di Google Driverless Car [INFOGRAPHIC]Il futuro è più vicino di quanto si possa pensare. Grazie al dipartimento di ricerca top secret di Google, Google X, le auto senza conducente sono ormai una realtà e potrebbero colpire il mainstream in un futuro non troppo lontano ... Leggi di più ?

Bene, per un totale di 700.000 miglia stradali registrate, la Google Car ha subito esattamente due incidenti, di cui nessuno dei due poteva essere biasimato sulla macchina. Il primo, è accaduto quando un guidatore umano ha retrocesso l'auto autonoma, e il secondo è accaduto mentre un umano stava guidando la Google Car durante una prova. Al contrario, vi è una mortalità per 1,7 milioni di miglia guidate nel Regno Unito e una morte ogni 1,13 milioni di miglia negli Stati Uniti (dati del 2009). Mentre Google Cars deve ancora registrare quante miglia, il tasso di incidenti per miglio guidato è decisamente inferiore rispetto alle auto gestite da esseri umani.

La tecnologia dietro l'auto autonoma di Google

La cosa promettente delle auto senza conducente di Google è che la maggior parte della tecnologia è attualmente in uso entrambe sulla strada L'auto del domani - Oggi: i migliori strumenti per mettere un computer nella tua autoSta diventando un passatempo sempre più popolare aggiungere un nuovo elemento alle auto, un nuovo hub per l'intrattenimento, il GPS e le comunicazioni. Il carpentiere sembra essere stato ispirato in parte da programmi TV come ... Leggi di più e in altre applicazioni. Ciò significa che la tecnologia che mantiene i passeggeri al sicuro non è nuova, o non testata, e al di fuori del loro software e algoritmi proprietari, le auto di Google dispongono di molti hardware testati e sicuri.

Diamo un'occhiata ad alcuni di essi.

LIDAR

Rilevamento e intervallo di illuminazione laser - o LIDAR - viene utilizzato per costruire una mappa 3D e consentire all'auto di "vedere" potenziali pericoli facendo rimbalzare un raggio laser dalle superfici che circondano la macchina per determinare con precisione la distanza e il profilo di quella oggetto. Google Car utilizza un laser a 64 raggi Velodyne per offrire una visione a 360 gradi al processore di bordo montare l'unità LIDAR sulla parte superiore della vettura (per una visione libera) e consentirne la rotazione su a base su misura.

Radar

Mentre LIDAR è ottimo per mappare accuratamente i dintorni, il suo unico difetto fatale è nella sua capacità di monitorare accuratamente la velocità dei veicoli circostanti in tempo reale. Qui è dove le quattro unità radar montate sul paraurti raccolgono il gioco. Con due sensori nel paraurti anteriore e due nella parte posteriore, le unità radar consentono all'auto di evitare l'impatto inviando un segnale al processore di bordo per azionare i freni o spostarsi quando applicabile. Questa tecnologia funziona insieme ad altre caratteristiche della vettura come unità di misura inerziale, giroscopi e un codificatore di ruota per inviare segnali precisi all'unità di elaborazione (il cervello) del veicolo al fine di prendere decisioni migliori su come evitare potenziali incidenti.

Telecamere ad alta potenza

L'attuale tecnologia della fotocamera Come funziona una fotocamera digitale? [Spiegazione della tecnologia] Leggi di più e la configurazione su ogni auto senza conducente varia, ma un prototipo utilizza telecamere montate all'esterno con una leggera separazione per dare una visione sovrapposta dei dintorni dell'auto. Questa tecnologia non è diversa dall'occhio umano che fornisce immagini sovrapposte al cervello prima di determinare cose come la profondità di campo, il movimento periferico e la dimensionalità degli oggetti.

Ogni telecamera ha un campo visivo di 50 gradi ed è precisa fino a circa 30 metri. Le telecamere stesse sono piuttosto utili, ma proprio come qualsiasi altra cosa nell'auto sono una tecnologia ridondante che consentirebbe all'auto di funzionare anche in caso di malfunzionamento.

Sonar

Ancora una volta, ogni prototipo di auto costruito da Google è leggermente diverso, ma alcuni di quelli testati hanno presentato una tecnologia sonar avanzata. I limiti del sonar sono il suo campo visivo ristretto e la sua portata effettiva relativamente breve (circa 6 metri). Tuttavia, l'inclusione fornisce ancora un altro sistema ridondante che consente all'auto di incrociare efficacemente i dati da altri sistemi in tempo reale per applicare i freni, le cinture di sicurezza pretensionate in caso di impatto o sterzare per evitare ostacoli.

Posizionamento

Un'auto senza volante, senza freni e senza acceleratore sarebbe sostanzialmente inutile senza sistemi di posizionamento avanzati per seguire il suo percorso e tracciare un percorso appropriato per la sua destinazione. Per questa sfida, Google utilizza il proprio sistema di mappe Come funziona Google Maps?Google Maps viene utilizzato da milioni di persone ogni giorno e potresti essere uno di loro, ma come funziona effettivamente e in che modo Google mantiene la sua precisione così bene? Leggi di più , nonché satelliti GPS, unità di misurazione inerziale e un codificatore a ruota per determinare la velocità effettiva. Il sistema funziona a fianco delle telecamere di bordo per elaborare le informazioni del mondo reale, nonché i dati GPS e la velocità di guida per determinare con precisione il posizione precisa di ciascun veicolo, fino a pochi centimetri, mentre correzioni intelligenti per cose come traffico, costruzione di strade e incidenti.

Software sofisticato

Il software elabora tutti i dati in tempo reale nonché modellando le dinamiche comportamentali di altri driver Come le auto un giorno parleranno tra loroIl trasporto di domani non riguarda solo l'auto a guida autonoma. Il futuro vedrà reti di auto che lavorano insieme per proteggere i passeggeri e consegnarli in modo efficiente alle loro destinazioni. Leggi di più , pedoni e oggetti intorno a te. Mentre alcuni dati sono codificati nell'auto, come ad esempio fermarsi al semaforo rosso, altre risposte vengono apprese sulla base di esperienze di guida precedenti. Ogni miglio guidato su ogni auto viene registrato e questi dati vengono elaborati nel tentativo di trovare soluzioni per ogni situazione applicabile.

L'algoritmo di apprendimento elabora i dati non solo della macchina su cui stai guidando, ma di quelli di altri al fine di trovare una risposta adeguata ad ogni possibile problema. Vengono anche mappate le dinamiche comportamentali e questi dati vengono utilizzati per aiutare a riconoscere le situazioni prima che si verifichino, proprio come un driver umano. Ad esempio, le auto sono abbastanza intelligenti da riconoscere - e adattarsi a - situazioni come:

• Un veicolo che si muove lentamente nella linea giusta suggerisce una maggiore probabilità che l'auto che la segue tenterà di passare.
• Una buca o un oggetto estraneo nella strada mostra una maggiore probabilità che un guidatore sterzi per evitarlo.
• La congestione nella corsia di sinistra significa che i conducenti hanno maggiori probabilità di tentare di entrare nella corsia di destra.

Il maggiore ostacola le facce del progetto prima dell'adozione diffusa

Mentre la tecnologia nel programma di auto autonome di Google è a dir poco sorprendente, ciò non significa che non ci siano problemi significativi che devono ancora essere affrontati prima di arrivare a un futuro dominato da auto a guida autonoma Ecco come arriveremo in un mondo pieno di automobili senza conducenteLa guida è un'attività noiosa, pericolosa ed esigente. Potrebbe un giorno essere automatizzato dalla tecnologia automobilistica senza conducente di Google? Leggi di più .

Tecnologia

Prima di affrontare qualsiasi altro problema che l'auto autonoma deve affrontare, è importante notare che la tecnologia è ancora la più grande barriera che separa le auto senza conducente dal mercato di consumo.

Uno di questi problemi che Google affronta è l'adattabilità del sistema di mappatura. Le mappe utilizzate da queste auto non sono come quelle che vedi nella tua unità GPS o su Google Maps. Ogni mappa è altamente dettagliata fino all'altezza dei cordoli e le dimensioni della corsia in cui l'auto attualmente sta viaggiando.

Il problema con questo livello di dettaglio è l'enormità di mappare l'intero paese - o il mondo. Attualmente, Google ha mappato circa 2.000 miglia di strada su cui l'auto senza conducente può operare. Per darti un'idea di scala, ci sono più di 170.000 miglia di strada nella sola California e oltre 4 milioni di miglia di strada pubblica negli Stati Uniti.

Il motivo per cui le auto hanno funzionato così bene nel loro test iniziale da 700.000 miglia è in gran parte dovuto al fatto che le auto riescono a "barare" nel modo in cui rispondono al loro ambiente. Vale a dire, ogni auto non sta prendendo decisioni in tempo reale su come rispondere a stimoli esterni, e Google non ha testato la capacità dell'auto di rispondere a situazioni al di fuori di queste mappate ambienti. Naturalmente, questo è un problema che potrebbe - ad un certo punto - correggersi in una certa misura, come ogni Google Car sulla strada non è solo la guida, ma aiuta anche a creare mappe 3D per altre auto autonome mediante grafici dati.

Ulteriori problemi relativi alla tecnologia sono:

• Finora, la macchina ha problemi che potrebbero impedirle di guidare su neve, ghiaccio o forti piogge.
• Non è in grado di dire il colore dei semafori quando i sensori sono accecati dal sole o dall'abbagliamento.
• I sensori rilevano gli oggetti come forme pixelate, quindi ipoteticamente, la macchina avrebbe reagito allo stesso modo - deviando - per perdere un bambino sulla strada o un giornale che fluttuava.

Regolamento governativo

Con la lettera della legge, almeno nello stato di residenza di Google HQ (California), le auto a guida autonoma sono attualmente legali. Chris Urmson, capo del progetto di auto a guida autonoma di Google, afferma:

“La legge che è stata approvata quasi un anno e mezzo fa ha reso abbastanza chiaro che effettivamente senza conducente il funzionamento dei veicoli è stato autorizzato in California e in generale riteniamo che ciò sia vero in gran parte del NOI."

Detto questo, non sono sicuro che molti governi abbiano immaginato un futuro con le auto senza conducente quando emaneranno le loro attuali leggi e regolamenti sul traffico. È improbabile supporre che il governo non intervenga ad un certo punto e non effettui le proprie indagini sulla praticità e la sicurezza di veicoli autonomi Auto autonome: i robot fanno bene all'ambiente?Il modo in cui usiamo le auto cambierà. Tali modifiche saranno di ampia portata, ma un'area che non è stata studiata in modo così dettagliato: l'impatto sull'ambiente. Leggi di più .

Anche i consumatori lo vogliono?

Mentre da alcuni si è diffusa l'entusiasmo per la tecnologia, altri hanno respinto l'idea per motivi di sicurezza o per la riluttanza a rinunciare al controllo della ruota. Mentre alcuni potrebbero mai abbraccia la tecnologia Gli hacker possono davvero assumere la tua auto? Leggi di più , è sicuro affermare che alcuni segmenti della popolazione dei consumatori sarebbero interessati supponendo che vengano affrontati due fattori principali: sicurezza e prezzi.

Mentre i problemi di sicurezza sono ancora in fase di elaborazione, l'auto sembra avere un notevole record di sicurezza a questo punto. È stato sollevato un dilemma filosofico che è piuttosto interessante; come risponderà la macchina ai cosiddetti "problemi del carrello?" I problemi del carrello sono il termine filosofico usato per descrivere i problemi che sorgono dove non esiste una risposta corretta. Ad esempio, un'auto di Google deve sterzare per evitare un bambino, ma così facendo avrebbe un impatto sulla madre o su un gruppo di bambini dall'altra parte della strada; Che cosa fa?

Allora, qual è il prossimo?

Nel complesso, è un'idea entusiasmante e l'adozione della tecnologia ha altre applicazioni pratiche. Ad esempio, un'auto che non ha bisogno di un guidatore, non ha nemmeno bisogno di un passeggero. Ciò consentirebbe alla tua auto di lasciare i pacchi senza di te, dare agli amici un passaggio a casa (e quindi tornare al tuo garage) o trovare il proprio parcheggio dopo averti lasciato da qualche parte.

In effetti, l'idea più eccitante di tutte potrebbe essere il fatto che ciò potrebbe rendere obsoleta l'idea di "possedere" un'auto. Queste auto potrebbero ipoteticamente essere lasciate ovunque, e servire come una sorta di taxi per intere comunità senza mai dover acquistare e mantenere l'auto da soli.

Le auto senza conducente sono un'idea entusiasmante per il futuro dei trasporti, ma fino a quando Google non si rivolge alla tecnologia sfide e dimostrare che queste auto sono davvero più sicure del tuo guidatore medio, quindi rimarranno proprio questo, an idea. Tuttavia, sono fiducioso che Google risolverà i nodi e che questa tecnologia avrà un impatto enorme sul futuro dei trasporti Come le auto a guida autonoma cambieranno per sempre il trasportoMentre ci spostiamo nel 2015, la domanda non è più se le auto a guida autonoma sostituiranno le auto a guida manuale, ma quanto velocemente prenderanno il posto. Leggi di più .

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Crediti immagine: LIDAR ad alta definizione Velodyne di Steve Jurvetson, Hoje-taastrup Kommune del compagno Foot, semafori di MiloszB, tutto via Flickr