Filmy science fiction przyzwyczaiły nas do najrozmaitszych fantazji na temat samochodów autonomicznych. Czy w każdym takim pojeździe można zdrzemnąć się, siedząc za kierownicą? Czy jazda takim autem jest bezpieczna? Kto ponosi odpowiedzialność za kolizję samochodów autonomicznych? Spróbujmy odpowiedzieć sobie na kilka ważnych pytań.

Proces autonomizacji prowadzenia samochodu trwa od dłuższego czasu. Często samochody, którymi jeździmy już mają elementy systemów autonomicznych: są to m.in. systemy automatycznego hamowania, zmiany pasa ruchu, tempomaty czy systemy wspomagania parkowania.

Już mkniemy więc po drodze prowadzącej do pełnej autonomiczności. Ta ?droga? ma kilka poziomów:

Stopień 0. Oznacza całkowity brak komputerowego systemu sterowania.

Stopień 1. W pojeździe znajdują się pojedyncze elementy ułatwiające jego prowadzenie, takie jak: tempomat, asystent parkowania czy wskaźnik zajętego pasa ruchu. W tego typu ułatwienia wyposażonych jest wiele zwykłych samochodów i trzeba podkreślić, że nie czyni ich to autonomicznymi. Jest to niejako pierwszy krok w kierunku autonomiczności.

Stopień 2. Samochód teoretycznie jest w stanie jechać przez chwilę samodzielnie, ale system jest na tyle zawodny, że wymagana jest ciągła kontrola ze strony kierowcy. Człowiek ma obowiązek śledzić wszystko, co dzieje się na drodze, i być w pełnej gotowości do reakcji jako kierowca.

Stopień 3. Tutaj również kierowca jest zobowiązany do ciągłego czuwania, ale system sterowania jest nieco bardziej samodzielny. Na coraz dłuższych odcinkach drogi potrafi prowadzić pojazd samodzielnie.

Stopień 4. Samochód jedzie sam, bez udziału kierowcy, ale nie jest w stanie poradzić sobie w każdych warunkach (np. pogodowych). Czasami może zaistnieć potrzeba prowadzenia ręcznego, dlatego na pokładzie pojazdu wciąż wymagany jest kierowca.

Stopień 5. Dopiero na tym poziomie możemy mówić o pełnej autonomiczności. Pasażerowie mogą jeździć na tylnym siedzeniu lub samochód można wysłać pusty ? bez ryzyka, że nie poradzi sobie w zaistniałych warunkach drogowych.

Sztuczna inteligencja za kierownicą, czyli struktura systemu

Lubimy, kiedy urządzenia ułatwiają nam życie lub wręcz pracują za nas. Ale czy czujemy uzasadnione obawy, kiedy system elektroniczny miałby prowadzić nasz samochód? Czy będzie on w stanie prowadzić bezpieczniej niż my sami?

W systemie sterowania samochodem autonomicznym można wyróżnić trzy grupy elementów:

1. Urządzenia wejścia, czyli czujniki (lidar, kamery, radary), które stanowią ?oczy? systemu. Zbierają one informacje o tym, co dzieje się dookoła.

2. Urządzenia wyjścia, czyli siłowniki. Nazwijmy je ?rękami? naszego systemu, ponieważ to one oddziałują bezpośrednio na samochód, sterując kierownicą, hamulcami itp.

3. Układ sterowania. To jest serce ? albo raczej mózg ? całego systemu, gdzie zapadają wszystkie decyzje, jak ma zachować się samochód. Jest to tak zwany system decyzyjny lub, innymi słowy, zwykły program komputerowy. To właśnie wokół niego narosło wiele mitów. Zweryfikujmy niektóre z nich i zobaczmy, jak jest zbudowany.

Sztuczne serce systemu

W skład systemu decyzyjnego mogą wchodzić następujące elementy.

– algorytmy ? to jest najzwyklejszy ciąg wzorów matematycznych,

– logika rozmyta ? ten sposób obliczeń próbuje odwzorować nieco bardziej ludzki sposób myślenia, związany z niepewnością osądów,

– semantyczne zbiory danych ? każda informacja składa się z warunku i wniosku z niego płynącego. Semantyczna baza danych przechowuje informacje, co pozwala przełożyć obliczenia na konkretne reakcje, przykładowo: jeżeli prędkość samochodu jest większa od limitu prędkości, to zmniejsz prędkość. Wykorzystujemy obliczenia np. z algorytmów i odnosimy je do semantycznej bazy danych,

– sztuczne sieci neuronowe ? najwięcej emocji budzi, oczywiście, ten ostatni element. Całą sieć neuronową teoretycznie można zastąpić jednym, stosunkowo prostym wzorem matematycznym, obejmującym tylko dodawanie i mnożenie. Dlaczego w takim razie stosuje się sztuczne sieci neuronowe? Ich zalety kryją się w łatwości wyznaczenia współczynników we wspomnianym wzorze. Nie musimy ich obliczać na podstawie teoretycznych rozważań. Wystarczy, że podamy sieci przykładowe wyniki, a specjalny algorytm sam dobierze współczynniki. Na wejściu do sieci podajemy dane wejściowe i jednocześnie pokazujemy, jakimi wartościami sieć powinna odpowiedzieć. Sieć w ten sposób ?uczy się? prawidłowych odpowiedzi. Jeśli powtórzymy to dostatecznie wiele razy, otrzymamy gotowy wzór matematyczny.

Zmysły ludzkie a zmysły maszyny, czyli rzecz o bezpieczeństwie

Niebezpieczeństwo związane z prowadzeniem samochodu przez komputer jest zupełnie inne od niebezpieczeństw związanych z kierowaniem przez człowieka. Obawiamy się bowiem, że program komputerowy nie będzie ujmował wszystkich zdarzeń, jakie mogą wystąpić na drodze. Co będzie, jeśli przed nami pojawi się ciężarówka, której kolor będzie zlewał się z kolorem chmur w tle? Czy program komputerowy wychwyci jej kontur?

Trzeba jednak podkreślić, że prowadzenie przez człowieka również nie jest wolne od niebezpieczeństw. Możliwość przetestowania działania systemu w dowolnych warunkach definitywnie przechyla szalę bezpieczeństwa na korzyść samochodów autonomicznych.

Na kursie prawa jazdy człowiek uczy się podstaw prowadzenia pojazdu. W efekcie potrafi zapanować nad wieloma standardowymi sytuacjami, jakie mogą przydarzyć się w praktyce. Nie sposób jednak przewidzieć, jak zachowa się w sytuacji wyjątkowej, a to właśnie takie sytuacje niosą za sobą największe niebezpieczeństwo wypadku. Mimo to powierzamy w ręce kierowcy zadanie prowadzenia samochodu. Zupełnie inaczej wygląda sytuacja w przypadku komputerowego systemu sterowania. Faktycznie nie jest prostą sprawą przygotować program, który będzie potrafił zapanować nad pojazdem. Ale nawet kiedy jest gotowy, wcale nie powierzamy mu jeszcze prowadzenia pojazdu. Teraz możemy sprawdzić, jak zachowa się w najróżniejszych sytuacjach, które zwykłemu kierowcy nawet się nie śniły.

Tę swobodę testowania mamy dlatego, że system sterowania operuje na komputerze, a więc również na komputerze możemy symulować poszczególne niebezpieczne sytuacje. Możemy wykonać symulację i przekonać się, jak zachowa się system decyzyjny. Dla pewności sprawdźmy to dla 20 mln przypadków, uwzględniając najróżniejsze oświetlenie, odcienie lakieru i inne czynniki. Komputerowi zajmie to kilka sekund, a my będziemy dokładnie wiedzieli, czego możemy się spodziewać po testowanym programie. Możemy zasymulować miliony niebezpiecznych sytuacji, a nawet awarii samochodu, i dostosować nasz program sterujący w taki sposób, żeby bezbłędnie radził sobie z pojazdem we wszystkich warunkach. Są to możliwości nieosiągalne nawet dla wieloletnich kierowców zawodowych. Sztuczny system sterowania może być bezpieczniejszy od najlepszego kierowcy-człowieka, na którego wpływają różne czynniki, m.in. zmęczenie, stres, rozkojarzenie lub brawura. Te czynniki są całkowicie obce systemom sterowania.

Odpowiedzialność człowieka czy maszyny?

Kto w takim razie kieruje samochodem autonomicznym? Prawidłowa odpowiedź zabrzmi być może trochę przewrotnie, ale jest to człowiek i tylko on. Komputer wykonuje tylko proste zadania, do których został przygotowany, ale to ludzki umysł musi go zaprogramować. W ten sposób człowiek kieruje pojazdem pośrednio ? poprzez program, który opracowuje.

Samochody autonomiczne będą tak bezpieczne, jak dobrze wykształceni będą specjaliści, którzy je konstruują. To dlatego tak ważne jest inwestowanie w badania naukowe. Przed nami długa i niesamowicie ciekawa droga do rozwoju maszyn, które wyręczą nas w wielu prozaicznych czynnościach dnia codziennego.

Wychodząc naprzeciw oczekiwaniom, niezbędne jest opracowanie wytycznych prawnych, organizacyjnych i technicznych, które połączą interesy zarówno użytkowników, jak i producentów samochodów autonomicznych. W ostatnim czasie powstała inicjatywa na rzecz rozwoju krajowego rynku elektromobilności, w której udział biorą miasto Jaworzno, Instytut Transportu Samochodowego i firma Comtegra. Celem współpracy jest prowadzenie prac przy wprowadzaniu pojazdów autonomicznych na polski rynek.

Anna Skarbek-Żabkin, Tomasz Szczepański
Instytut Transportu Samochodowego