Jak działa samochód autonomiczny Ubera: rzut oka na technologię

Po ostatnim wypadku śmiertelnym, w którym brał udział samochód autonomiczny, wszyscy zastanawiają się jak to możliwe, że zaawansowana technika nie zapobiegła tragedi.

Wydawać by się mogło, że pieszy przechodzący przez jezdnię powinien być jednym z podstawowych obiektów rozpoznawanych przez urządzenia odpowiadające za autonomiczność auta. W takiej sytuacji samochód powinien zatrzymać się przed przeszkodą, albo skutecznie ją ominąć.

Nie ma jednego przepisu

Każda z firm testujących samochody autonomiczne ma swój zestaw urządzeń wykorzystywanych do analizy otoczenia i podejmowania decyzji jak ma się poruszać dane auto. Muszą one potrafić dostrzec znaki drogowe, linie na drodze, inne pojazdy, oświetlenie na skrzyżowaniach i szereg elementów, które mogą wystąpić na drodze.

Na grafice przedstawiliśmy zestaw elementów składowych odpowiedzialnych za autonomiczność samochodów Ubera:

Co to jest lidar

Lidar to precyzyjny czujnik optyczny, stanowiący połączenie lasera z teleskopem. W uproszczeniu urządzenie to działa na podobnej zasadzie jak radar, ale zamiast mikrofal wykorzystuje światło. Laser wysyła bardzo krótkie i dokładnie odmierzone, ale silne impulsy światła o konkretnej długości. Teleskop „widzi” jak rozpraszają się te fale uderzając w kolejne przeszkody, fotodioda i kamery CCD oraz CMOS badają natężenie zaobserwowanego rozproszonego światła. Zebranie tych danych owocuje powstaniem trójwymiarowego obrazu okolicy pojazdu. Lidar działa skutecznie niezależnie od pory dnia. Jego skuteczność mogą zmniejszyć intensywne opady śniegu, czy mgła.

Obraz zarejestrowany przez lidar wygląda mniej więcej tak:

Podczas wypadku w Tempe nie było mowy o oberwaniu chmury ani mgle, więc lidar zamontowany na dachu XC90 Ubera powinien dostrzec przechodzącą kobietę z kiludziesięciu metrów i „ostrzec” oprogramowanie sterujące o zagrożeniu.

Jak działa radar

Radar działa na podobnej zasadzie jak lidar, ale zamiast wiązek światła emituje fale radiowe. Owe fale odbijają się od przeszkód i wracają do radaru, który na tej podstawie mierzy odległość od przeszkód. Radarowi nie przeszkadzają zakłócenia w postaci deszczu czy mgły w takim stopniu, jak zaburzają pracę lidaru.

Obiekt wielkości człowieka może być zbyt mały, by radar był w stanie określić jego wielkość, ale powinien zaobserwować istnienie przeszkody i przekazać taką informację do analizy systemu odpowiedzialnego za jazdę autonomiczną.

Po co w samochodzie autonomicznym montuje się kamery

Kamery krótkiego i dalekiego zasięgu mają za zadanie rejestrować obraz wokół auta z uwzględnieniem np. koloru. Dzięki temu samochód autonomiczny potrafi np. odczytywać znaki drogowe, czy światła na skrzyżowaniach. Dostrzeże np. nagle zapalające się światła stopu w samochodzie jadącym przed naszym, powinien też zarejestrować np. przechodnia. Obraz z kamer przetwarzany przez komputery wspiera lidar i radar w rozpoznawaniu obiektów. Dzięki złożonym algorytmom samochód potrafi „dostrzec” drzewa, ludzi, znaki drogowe itp.

Do prawidłowej pracy kamery potrzebne jest światło. O ile nie brakuje go za dnia, o tyle w nocy przeszkody dostrzegane przez radar, czy lidar dla kamery mogą pozostać niewidoczne, dopóki nie znajdą się w snopie światła reflektorów.

Do powyższych elementów trzeba jeszcze dołożyć kierowcę testowego, który zgodnie z procedurami ma cały czas czuwać nad prawidłowością działania sytemu i w razie dostrzeżenia wad przejąć kontrolę nad autem. Jakie zmysły wykorzystuje i jak one działają – tego tłumaczyć nie trzeba. Warto dodać, że skuteczność kierowcy jest zależna m.in. od stanu zdrowia, poziomu zmęczenia, czasu wykonywania danej czynności i wielu innych zmiennych, takich jak np. nastrój.

Jak długo siedział za kierownicą, w jakim był nastroju i formie kierowca samochodu Ubera, który brał udział w wypadku – tego nie wiemy. W związku z powagą zadania, jakie wykonywał, należałoby oczekiwać, że będzie skoncentrowany na jeździe i gotów do interwencji. Czy jeśliby tak było mógłby zmienić bieg wydarzeń i uratować życie przechodzącej przez jezdnię? Tego nikt nie jest w stanie określić.

W każdym razie zestaw narzędzi wykorzystywanych do analizy otoczenia w samochodach autonomicznych teoretycznie powinien pozwolić na dostrzeżenie każdej przeszkody, znajdującej się w zasięgu kamer, radarów i lidaru. Czy zawiódł któryś z tych elementów, czy może oprogramowanie „nie dorosło” do sytuacji – tego powinno dowieść śledztwo. Dla dobra nas, którzy mamy w bliżej nieokreślonej przyszłości korzystać z samochodów autonomicznych jak i dla ich samych.