Autonomním vozidlům patří budoucnost, mají zvýšit bezpečnost na silnicích a snížit náklady na dopravu. Asi nejdůležitějším slovem v předchozí větě je však „budoucnost“. K plně automatizovaným vozidlům, které budou schopné jezdit všude a za všech situací a podmínek bez dozoru a zásahu řidiče ještě povede dlouhá cesta vývoje, testování a legislativních kroků.
Jak zaznělo z úst Jensena Huanga, ředitele společnosti Nvidia, která systémy autonomního řízení vyvíjí a vyrábí, není otázkou, zda budou autonomní vozidla řídit lépe než lidští řidiči, ale kolikrát budou muset být lepší, než je lidé a legislativa akceptují a umožní jim samostatně se zapojit do běžného provozu.
Pondělní nehoda autonomního vozidla Volvo XC90, při které v Arizoně zemřela chodkyně vedoucí kolo, nebo nehoda vozu Tesla Model S před dvěma lety, při které zemřel její řidič, jsou nejspíše do jisté míry výsledkem přílišného spoléhání na zatím nedokonalý systém. Ten má řidiči pomáhat, v některých situacích a za určitých podmínek může i převzít řízení, ale řidič je stále tím, kdo má jízdu a okolí vozu kontrolovat a být připraven okamžitě reagovat.
Jak fungují a budou fungovat autonomní vozidla
Zatímco řidič sleduje silnici a provoz pouze dvojicí očí, autonomní vozidlo má k dispozici celou řadu senzorů. Základem jsou kamery, které snímají veškeré dění před, za i okolo vozidla. Ty doplňuje takzvaný LIDAR, což je zařízení, které pomocí laserových paprsků měří vzdálenost veškerých objektů ve svém okolí, a to v plných 360 stupních. Vytváří vlastně kompletní 3D sken širokého okolí vozu.
Druhým zdrojem dat je radar, který měří zejména dynamické změny ve vzdálenosti objektů od vozu, tedy například brzdící či akcelerující vozidla. Další data přichází z GPS přijímačů s citlivými střešními anténami, díky kterým vozidlo ví, kde se v rámci mapy nachází. Počty a umístění jednotlivých senzorů se liší podle vozidla, respektive tvůrce a generace systému.
Autobus bez řidiče |
Všechna tato data putují do výkonného počítače, který je součástí automobilu. Tyto počítače využívají specializované procesory a pro představu nabízejí podobný výkon, jaký byl před několika málo lety dostupný u superpočítačů v datových centrech.
V počítači pak systém ze všech vstupních signálů vytváří datový model prostoru, ve kterém se vozidlo pohybuje, a ten analyzuje. Rozpoznává a vyhodnocuje dopravní značení či semafory. Vnímá všechny účastníky silničního provozu a rozpoznává jejich druhy - pozná tak například sportovní vozidlo, dodávku, motorku, dítě s míčem a přiřazuje k nim i charakteristické vlastnosti.
Od sportovního vozu lze očekávat rychlejší akceleraci i brzdění, u dodávky naopak delší brzdnou dráhu a možnost zakrytí jiného vozidla. U dítěte a jiných chodců měří rychlost a směr pohybu a vyhodnocuje, zda se může dostat do dráhy vozu. Pokud dítě bez změny rychlosti zaběhne za zaparkovanou dodávku, pro systém nepřestane existovat, naopak jej vyhodnotí jako riziko. Spočítá, zda hrozí kolize a případně zvolí nejvhodnější způsob, jak se jí vyhnout - úhybný manévr, nebo brzdění. Systém je schopen současně vyhodnocovat a řešit stovky pohybujících se i statických objektů.
Systémy trénují, mají odřízeno miliony kilometrů
Poštovní auto bez řidiče |
Řídicí systémy mají odřízeno miliony kilometrů ještě předtím, než je někdo nainstaluje do vozidla. Jsou založeny na systémech umělé inteligence a strojovém učení a stejně jako řidič odjezdí hodiny v autoškole.
V laboratořích tak systémy dostávají obrovská kvanta videozáznamů z jízd v různých místech, površích, dopravních situacích i počasí a systémy na nich tak trénují své schopnosti v reálném provozu. S trochou nadsázky nabírají zkušenosti jako každý řidič. Zároveň ještě v této „nehmotné“ podobě mohou být testovány jejich reakce v různých prostředích a situacích.
Pokud máte pocit, že zatím vše vypadalo příliš růžově a přijde nějaké ale, je to pocit správný. Systémy, které dokážou vše zcela spolehlivě rozpoznat a na vše naprosto spolehlivě reagovat a obejdou se proto zcela bez řidiče, budou splňovat podmínky posledního, takzvaného pátého stupně autonomie z šestistupňové škály. A nyní se pohybujeme zhruba v oblasti 2,5. - 3. stupně autonomie, který se bez řidiče neobjede.
Stupně autonomie
Podle toho, co autonomní systémy zvládnou a za jakých podmínek, se dělí do pěti, respektive šesti stupňů.
Dosavadním standardem je nultý stupeň autonomie. Tedy auto, které řidiči z hlediska řízení nijak nepomáhá a tím, kdo ovládá vozidlo, je jen a pouze řidič. Zda vozidlo má či nemá ABS, ESP, ESR a podobné podpůrné bezpečnostní systémy není podstatné, do řízení totiž aktivně nezasahují.
Superpočítač v kufru |
První stupeň autonomie již mají mnozí majitelé mladších vozidel doma. Splňují jej vozidla, která pomocí informací z radarů umí vozidlo přibrzdit a naopak zpět akcelerovat samostatně, bez zásahu řidiče. S trochou zjednodušení - první stupeň autonomie = adaptivní tempomat. Stále je však řidič tím, kdo řídí vozidlo a elektronický systém mu má práci pouze usnadnit a případně pomoci předejít následkům řidičské chyby.
Druhý stupeň autonomie si dnes užívají majitelé novějších vozů s vyšším stupněm výbavy. Ta umí nejen samostatně přibrzdit a akcelerovat podle dění před vozidlem, ale umí samostatně i zatáčet. Jsou to například různé asistenty pro udržení vozidla v jízdním pruhu. I zde je za řízení zcela zodpovědný řidič a je tím, kdo kontroluje a vyhodnocuje okolí vozidla i jízdní podmínky, ale v některých situacích, například v pomalu jedoucí koloně, již může pustit volant z ruky a sundat nohy z pedálů a vozidlo řídí samo.
Etické dilema |
Třetí stupeň autonomie znamená, že vozidlo, respektive jeho autonomní řídící systém, je již schopné vnímat, kontrolovat a vyhodnocovat své okolí i dopravní provoz a umí zvládnout naprostou většinu řídicích operací a úkonů. Nemusí to dokázat ve všech podmínkách (to definuje jak výrobce vozu, tak legislativa místa provozu) a řidič musí být vždy připraven na výzvu vozu zasáhnout do řízení. Může se tedy stát, že s vozidlem najedete stovky kilometrů, aniž byste museli cokoli dělat, ale kdykoli vás o to může požádat. Řidič by tak měl být stále ve střehu a připraven převzít řízení vozu. Třetí stupeň je dnešním maximem a je to právě stupeň, ve kterém pracoval vůz Volvo XC90 společnosti UBER, který měl v pondělí fatální nehodu.
Čtvrtý stupeň autonomie je podobný třetímu s velice podstatným rozdílem, že systém by měl zvládnout situace i bez vyžádání pomoci řidiče. Stále to však nemusí umět za všech podmínek, jen těch definovaných výrobcem vozidla a místní legislativou. Smyšlený příklad pro lepší představu: autonomní řízení nesmí být použito v mlze a na pěších zónách.
Nejvyšší pátý stupeň autonomie je zcela autonomní vozidlo. Funguje za všech podmínek a situací, nepotřebuje řidiče. To je finální stupeň autonomních automobilů, při kterém budou ve vozidle jen pasažéři a kdy z kabin pravděpodobně zmizí volant a pedály.
Dnešní systémy toho umí hodně, nesmí se však přeceňovat
Jak jsme již řekli, nejvyspělejší autonomní systémy mají dnes stupeň 3 a bez řidiče se neobejdou. S tím je potřeba vždy počítat.
Elon Musk, který stojí za automobily Tesla, předpověděl, že chce systémy schopné pátého stupně autonomie ve svých vozech představit do roku 2019. Ostatní odborníci mají odhady o něco skeptičtější. Úplně jinou otázkou samozřejmě je, kdy bude v různých zemích provoz plně autonomních vozidel legislativou umožněn.
Nejprve se s autonomními vozidly setkáme v podobě autobusů jezdících například po školních kampusech, nebo firemních areálech, tedy v jasně definovaném a kontrolovaném prostředí. V běžném provozu bude zatím vždy za volantem sedět řidič.
