Profesionální řidiče nahradí „stupeň 5“. Otázka je, kdy se to stane

Co všechno už dnes dokáží samořídící auta? Kdy se dočkáme toho, že vůz necháme před obchodem a on sám zajede do podzemních garáží? Jak brzy přijdou profesionální řidiči o práci, protože je nahradí „stupeň 5“? To vše se řešilo v Praze, kde se sešli experti na vývoj samořídících systémů.

Koncept samořiditelného auta má každá automobilka. Na obrázku VW Sedric | foto: discover-sedric.com

Na půdu ČVUT v úterý 13. června zavítali univerzitní vědci a významní zástupci automobilového, leteckého a IT průmyslu. V rámci evropského projektu HERCULES hledají řešení, jak konstruovat efektivní a spolehlivé jednotky pro autonomní řízení vozů.

Jak velké IQ má vaše auto?

Jak vypadá současná scéna ve vývoji autonomních aut? Asociace automobilového průmyslu SAE International v roce 2014 vytyčila pět úrovní autonomního řízení. Od stupně 0, kdy auto s pomocí senzorů pouze informuje řidiče, ale samo nic neřídí, až po stupeň 5, plně robotické taxi, jehož uživatel už nebude potřebovat řidičský průkaz.

Evropská odpověď na Google a Tesla

HERKULES je ambiciózní projekt Evropské unie financovaný z programu Horizon 2020. Jeho cílem je vyvinout platformu pro vestavěné řídicí systémy, která bude pracovat na základě Linuxu v reálném čase s vysokým výkonem a nízkou spotřebou.

Projektu se účastní kromě ČVUT také prestižní univerzity UNIMORE (University of Modena and Reggio Emilia) a ETH Zürich, koncerny Magneti Marelli a Airbus.

Součástí průmyslové expertní skupiny jsou pak zástupci dalších významných firem, jako například BMW, Porsche, ARM, Nvidia, a Honeywell. Právě tato expertní skupina se sešla 13. června v Praze.

Automobilky dnes již začínají nabízet funkce odpovídající úrovním 1 - 2 v podobě různě pokročilých asistentů (lane assistant pro setrvání ve vybraném pruhu, adaptivní tempomat, atd.), kdy se řidič na určité úseky jízdy, například na dálnici, může svěřit automatu a odpočinout si.

Aktuálním vrcholem, který ve svých testovacích programech představují Tesla, Google nebo Uber, je stupeň 3. (takzvaný režim „eyes off“). Ten v ideálním případě umožní řidiči vůbec nesledovat okolí a třeba si číst nebo psát textovou zprávu. Řidič je však ve voze stále zapotřebí, aby v případě potřeby vyřešil složitější jízdní úlohy. Například experimentální auto Google údajně zvládne plně samostatné řízení jen v 80 % času jízdy při nízké rychlosti a jen ve vybraných příměstských oblastech, ve zbytku potřebuje lidskou asistenci.

Návrh zcela autonomního vozu nazvaný InMotion má interiér, který lze uzpůsobit podle potřeb majitele. Například ho můžete přetvořit na miniaturní zasedačku (viz foto). Okna slouží zároveň jako zobrazovače, osvětlení je adaptabilní a klimatizaci si samozřejmě každý nařídí také sám.

Auto opustíte před supermarketem, zaparkuje samo

Evropský projekt Hercules s rozpočtem 3,3 milionů eur, na kterém se podílí katedra řídicí techniky FEL ČVUT, má ambiciózní cíl. Architektura řídicího modulu, která má vzejít ze spolupráce vědců a firemních vývojářů, by měla zvládnout zcela bezobslužné parkování.

Vozidlu Honda Neuv se někdy přezdívá mozek na kolečkách. Uvedeno bylo poprvé na veletrhu CES v Las Vegas a je samozřejmě elektrické. Auto má vlastní virtuální asistentku Hana, která nejen že vám hlasem odpoví na pozdrav, ale zapamatuje si oblíbené podniky, kam jezdíte, začátečníkům doslova pomůže v řízení při obtížnějších situacích a samozřejmě dokáže řídit i zcela sama.

Typickým scénářem je situace, kdy opustíte auto u dveří hotelu či nákupního centra, zadáte s pomocí mobilní aplikace autonomní režim a vůz si sám v běžném provozu s lidmi a dalšími auty najde cestu a zaparkuje. Podle SAE by tedy šlo o stupeň 4 – takzvaný režim „mind off“, kdy auto v určité předem stanovené oblasti člověka vůbec nepotřebuje, řidič dokonce vůbec nemusí ve voze být. Automobilový koncern Magneti Marelli na pražském setkání ukázal, že funkční koncept takového vozu již existuje. K jeho sériové výrobě ale ještě zbývá vyřešit mnoho problémů.

Bude to evoluce, nebo revoluce?

Ačkoli je zřejmé, že plně autonomní auta stupně 5 dříve či později budou realitou (mluví se o horizontu 20 let), odborníci se neshodnou, jak k tomu dojde. Budou postupně přibývat automatické funkce, až bude řidič zcela zbytečný, nebo přijde velká revoluce a jeden ze světových hráčů postaví rovnou plně autonomní model stupně 5, který totálně převrátí trh?

Cesta k autonomnímu řízení bude dlouhá

Švýcarský autoklub TCS otestoval asistenční systémy tří sedanů vyšší střední třídy. Ani jeden nepřesvědčil. Aby totiž fungovaly správně, potřebují ideální podmínky.

Profesor Hanzálek z ČVUT se kloní spíše k evolučnímu modelu. Autonomní řízení podle něj postupně zcela převládne a nakonec budou volant používat jen nadšenci. Velký problém ale vidí v jiné otázce: jak společnost zvládne náročné přechodné období, kdy budou v ulicích postupně přibývat autonomní auta různého stupně a mísit se se „starými“ manuálními? Vyhradí se pro automaty nejdříve dálnice nebo určité zóny, například právě parkoviště? „Co když si nechám v autě, které se samo zaparkovalo u supermarketu, kreditní kartu? Smím se do auta vrátit, nebo bude na parkoviště vstup zakázán kvůli riziku srážky s jiným automatem?“ ptá se Hanzálek. A to ani nemluvíme o známých etických otázkách v případě nehod.

Faktem však zůstává, že další kroky téhle cesty vyžadují pokrok v technologiích. Zásadní inovace jsou potřeba hlavně v architektuře jedné z nejdražších a vůbec nejsložitější součásti autonomních aut: řídicí jednotky. Automobilky z celého světa pracují na vlastních řešeních, evropský projekt HERCULES ale spolu s předními firmami hledá open source platformu postavenou na Linuxu, která bude použitelná nezávisle na zvoleném hardwaru.

Samořídicí auta často ani nedokončí projížďku - vybijí se

Typické samořídicí auto je dnes technologiemi prošpikovaný experimentální vůz s kufrem plným hardwaru. Při jejich vývoji se automobilky a univerzity potýkají s jedním problémem: jejich koncepty často ani nestihnou dokončit objížďku a mají zcela vybitou baterii. Podle Michala Sojky z ČVUT je totiž řídicí jednotka autonomního auta na výpočetní výkon náročnější než řízení jaderné elektrárny.

Autonomní mikrobus SwissPost vozil lidi na veletrhu CeBit.

Zatímco elektrárny (i jejich systémy se na katedře řídicí techniky FEL ČVUT zabývají) fungují ve zcela kontrolovaném prostředí s předem definovaným počtem ukazatelů, auto se pohybuje v krajině plné náhodných jevů. Dat z videa a senzorů je ve finále nutné zpracovat řádově více, a to spolehlivě a v reálném čase. Robustní a několikrát zajištěný řídicí systém nakonec při současném stupni vývoje vypadá tak, že by uživatel nejen neměl v kufru žádné další místo, ale musel by za každým druhým rohem dobíjet baterii. Do budoucna se samozřejmě očekává kombinace systémů, kdy část úkolů vyřeší výpočetní výkon „na místě“ (okamžitá rozhodnutí v nenadálých situacích) a část se vyřeší „v cloudu“.

Čeká se na vícejádrové procesory

Ačkoli se při pražském setkání ukazovala miniaturní autonomní vozítka vzniklá za účelem vývoje na ČVUT a univerzity v italské Modeně, obvykle vývojáři postupují obráceně: začínají s oním velkým napěchovaným kufrem plným předimenzovaného hardwaru a po důkladném otestování systém optimalizují a zmenšují.

BMW přišlo s ještě odvážnějším konceptem automobilu (lépe řečeno, kabiny vozu) budoucnosti. Zaujmou rozměrné sedačky připomínající spíše pohovku, zabudované dotykové displeje, obří televize a asi nejvtipnějším doplňkem je skutečná knihovna.

Klíčovou inovací, kterou má přinést projekt HERCULES, je efektivní použití multicore (vícejádrových) procesorů pro bezpečnostně kritické aplikace. Běžnému uživateli, který je zvyklý na nabušené herní počítače a mobilní telefony se čtyřjádrovým procesorem, se to může zdát podivné, ale aplikace v automobilovém průmyslu jsou podobně konzervativní jako v letectví, kde se dosud téměř výhradně používají jednojádrové procesory. Proč? Ačkoli více jader poskytne celkově vyšší výkon, spolehlivost systému je mnohem nižší.

Množství nepředvídatelných jevů v dopravě a nutnost 100% bezpečnosti řízení neumožňuje použít běžné procesory. Aby se při zachování potřebné spolehlivosti zvýšil výkon a zároveň snížila spotřeba, je tedy pro auta nutné vyvinout zcela novou speciální platformu.

„Jako klíčové v projektu HERCULES vidím, že jej podporuje společnost Nvidia. Právě zapojení velkého hráče z oblasti IT může posunout vývoj autonomních vozů o míle dál,“ uzavírá profesor Hanzálek. Nově vyvinuté řídicí jednotky ve finále mohou použít například také letadla při autonomním pohybu po ranveji. I proto je partnerem evropského projektu také společnost Airbus. Pokud se spojí výkon herních počítačů se spolehlivostí leteckého průmyslu, evropská odpověď na Teslu a Google má naději na úspěch.

Stupně autonomního řízení dle asociace SAE International

• Úroveň 0:Automatický systém pouze varuje, ale nemá kontrolu nad vozem.
• Úroveň 1 (“hands on“): Řidič a automatický systém sdílí kontrolu nad vozidlem. Příkladem může být adaptivní tempomat (ACC) nebo parkovací asistent, kdy je otáčení kol řízeno automaticky, zatímco rychlost ovládá řidič.
• Úroveň 2 (“hands off“): Automatizovaný systém plně ovládá vozidlo (zrychlování, brzdění a řízení). Řidič však musí sledovat řízení a být připraven k okamžitému zásahu, pokud systém nereaguje správně. Označení „bez rukou“ není míněno doslova. Ve skutečnosti je většinou nutné, aby řidič držel volant a byl připraven k zásahu.
• Úroveň 3 (“eyes off“): Řidič může bezpečně odvrátit pozornost od jízdních úkolů, například psát textové zprávy nebo sledovat film. Vozidlo zvládne situace vyžadující okamžitou reakci, jako je nouzové brzdění. Řidič však musí být i nadále připraven k zásahu během určitého časového limitu, který specifikuje výrobce.
• Úroveň 4 (“mind off“): Podobné jako u stupně 3, avšak pozornost řidiče již není nutná vůbec, tzn. řidič může bezpečně jít spát nebo opustit sedadlo řidiče. Autonomní jízda je podporována pouze ve vymezených oblastech nebo za zvláštních okolností, jako jsou dopravní zácpy. Mimo tyto oblasti nebo okolnosti musí být vozidlo schopné bezpečně přerušit jízdu, tj. zaparkovat, pokud se kontroly neujme řidič.
• Úroveň 5 (“řízení volitelné“): Není nutný jakýkoli zásah člověka. Příkladem je robotické taxi.

Zdroj Wikipedia