Så fungerar självkörande bilar: muttrarna och bultarna bakom Googles autonoma bilprogram

Annons

Att kunna pendla fram och tillbaka för att arbeta medan du sover, äter, spelar Trivia Crack eller fångar din favoritbloggar i Feedly är ett koncept som är lika tilltalande och till synes långt ifrån och för futuristiskt för att faktiskt hända.

När Google tillkännagav sitt autonoma bilprojekt 2008 började visionerna om Minority Report virvla i våra huvuden medan vi undrade över möjligheterna till en bil som verkligen inte behövde oss göra något annat än att vrida den på. Samma bil skulle inte behöva oroa sig för olyckor, distraktion eller körning under påverkan medan den gjorde tusentals - eller till och med miljoner - beräkningar i split-sekund för att skydda dig.

Du ser, som det visar sig, människor är anmärkningsvärt dåliga att köra. Enligt Joshua Schank, Eno Center for Transportation:

”Människor är inte bra på att köra - 30 000 människor dör i bilolyckor varje år (i USA). Maskiner kan vara mycket bättre än människor när det gäller körning; de dricker inte eller smsar och kan tänka snabbare. "

Även om inte en enda förare skulle hävda att det inte finns några verkliga tanke-bedövande dåliga förare på vägen, bara hur säker är Google Car De chockerande effekterna av Googles förarlösa bil [INFOGRAFISK]Framtiden är närmare än du kanske tror. Tack vare Googles högsta hemliga forskningsavdelning, Google X, är förarlösa bilar nu en verklighet och kan träffa mainstream i en inte alltför avlägsen framtid ... Läs mer ?

Nåväl, i totalt 700 000 vägmiljer som loggats har Google Car varit i exakt två olyckor, varav ingen kunde skyllas på bilen. Den första, hände när en mänsklig chaufför återgick till den autonoma bilen, och den andra inträffade medan en människa körde Google Car på en testkörning. Däremot finns det en dödlighet för varje 1,7 miljon miles som körs i Storbritannien och en död per 1,13 mil miles i USA (2009-uppgifter). Medan Google Cars ännu inte har loggat så många mil är antalet olyckor per körda mil definitivt lägre än bilar som drivs av människor.

Tekniken bakom Googles autonoma bil

Det lovande med Googles förarlösa bilar är att det mesta av tekniken för närvarande används båda på vägen Morgondagens bil - idag: bästa verktyg för att sätta en dator i din bilDet blir ett alltmer populärt tidsfördriv att lägga till ett nytt element till bilar, ett nytt nav för underhållning, GPS och kommunikation. Snickaren verkar ha inspirerats delvis av TV-program som ... Läs mer och i andra applikationer. Detta innebär att tekniken som håller passagerarna är säker inte är ny eller inte testad, och utanför deras egen programvara och algoritmer, har Google-bilar många testade och säkra hårdvaror.

Låt oss ta en titt på en del av det.

LIDAR

Laserbelysande upptäckt och räckvidd - eller LIDAR - används för att bygga en 3D-karta och låta bilen "se" potentiella faror genom studsar en laserstråle från ytorna som omger bilen för att exakt bestämma avståndet och profilen för det objekt. Google Car använder en Velodyne 64-beam-laser för att ge ombordprocessorn en 360-gradersvy av montera LIDAR-enheten på toppen av bilen (för obegränsad visning) och låta den rotera på en specialbyggd bas.

Radar

Medan LIDAR är utmärkt för att kartlägga omgivningar exakt, är dess enda dödliga brist på sin förmåga att exakt övervaka hastigheten på omgivande fordon i realtid. Det är här de fyra stötfångarmonterade radarenheterna tar upp slacket. Med två sensorer i den främre stötfångaren, och två i den bakre, gör radarenheterna att bilen kan undvika stötar genom att skicka en signal till ombordprocessorn för att applicera bromsarna, eller flytta ur vägen när tillämplig. Denna teknik fungerar tillsammans med andra funktioner på bilen, såsom tröghetsmätningsenheter, gyroskop och en hjulkodare i ordning att skicka exakta signaler till bearbetningsenheten (hjärnan) på fordonet för att bättre fatta beslut om hur man undviker potentiella olyckor.

Högdrivna kameror

Den riktiga kamerateknologi Hur fungerar en digital kamera? [Teknisk förklaring] Läs mer och inställningen på varje förarlös bil varierar, men en prototyp använder kameror monterade på utsidan med liten åtskillnad för att ge en överlappande bild av bilens omgivning. Denna teknik är inte till skillnad från det mänskliga ögat som ger överlappande bilder till hjärnan innan man bestämmer saker som fältdjup, perifer rörelse och dimensionens objekt.

Varje kamera har ett 50-graders synfält och är exakt till cirka 30 meter. Kamerorna själva är ganska användbara, men ungefär som allt annat i bilen är de överflödig teknik som skulle göra det möjligt för bilen att fungera även om de skulle fungera.

Ekolod

Återigen är varje prototypbil byggd av Google något annorlunda, men några av de testade har avancerad sonar-teknik. Begränsningen av sonar är dess smala synfält och dess relativt korta effektiva räckvidd (cirka 6 meter). Inkluderingen ger emellertid ännu ett redundant system som gör det möjligt för bilen att effektivt korsreferensera data från andra system i realtid för att applicera bromsarna, förspänningsbälten för stötar eller svänga för att undvika hinder.

positionering

En bil utan ratt, inga bromsar och ingen accelerator skulle vara väsentligen värdelös utan avancerade positioneringssystem för att spåra kursen och plotta en lämplig väg till sin destination. För denna utmaning använder Google sina egna kartsystem Hur fungerar Google Maps?Google Maps används av miljoner människor varje dag och du kanske är en av dem, men hur fungerar det faktiskt och hur behåller Google sin noggrannhet så bra? Läs mer , liksom GPS-satelliter, tröghetsmätningsenheter och en hjulkodare för att bestämma den faktiska hastigheten. Systemet fungerar tillsammans med de inbyggda kamerorna för att bearbeta information i verkligheten såväl som GPS-data och körhastighet för att exakt bestämma exakt position för varje fordon, ner till några centimeter allt medan du gör smarta korrigeringar för saker som trafik, vägbyggnad och olyckor.

Sofistikerad programvara

Programvaran bearbetar all data i realtid samt modellerar beteendemässig dynamik av andra förare Hur bilar en dag kommer att prata med varandraMorgondagens transport handlar inte bara om den självkörande bilen. I framtiden kommer nätverk av bilar att arbeta tillsammans för att hålla passagerarna säkra och leverera dem till sina destinationer effektivt. Läs mer , fotgängare och föremål runt omkring dig. Medan vissa data är hårkodade i bilen, som att stoppa vid röda lampor, lärs andra svar baserat på tidigare körupplevelser. Varje mil som körs på varje bil loggas, och denna information behandlas i ett försök att hitta lösningar på alla tillämpliga situationer.

Inlärningsalgoritmen bearbetar uppgifterna om inte bara bilen du kör i, utan den för andra för att hitta ett lämpligt svar på alla möjliga problem. Beteende dynamik kartläggs också och dessa data används för att känna igen situationer innan de händer, ungefär som en mänsklig förare. Till exempel är bilarna smarta nog att känna igen och anpassa sig till situationer som:

• Ett långsamt rörligt fordon i höger linje antyder en högre sannolikhet för att bilen som följer den kommer att försöka passera.
• Ett grythål eller främmande föremål på gatan visar en högre sannolikhet för att en förare svänger för att undvika det.
• Trängsel i den vänstra körfältet innebär att förare är mer benägna att försöka komma in i den högra körfältet.

Större hinder mot projektet inför utbredd adoption

Medan teknologin i Googles autonoma bilprogram är inget annat än fantastiskt, betyder det inte att det inte finns några betydande problem som fortfarande måste åtgärdas innan vi anländer till en framtiden domineras av självkörande bilar Så här kommer vi till en värld fylld med förarlösa bilarAtt köra är en tråkig, farlig och krävande uppgift. Kan det en dag automatiseras med Googles förarlösa bilteknologi? Läs mer .

Teknologi

Innan man tar upp några andra problem som den autonoma bilen står inför är det viktigt att notera att tekniken fortfarande är den största hindern som skiljer förarlösa bilar från konsumentmarknaden.

Ett av dessa problem som Google står inför är kartläggningssystemets anpassningsbarhet. Kartorna som används av dessa bilar är inte som de du ser i din GPS-enhet eller på Google Maps. Varje karta är mycket detaljerad ner till trottoarkantens höjd och måtten på den körfält som bilen för närvarande reser i.

Problemet med denna detaljnivå är enormiteten i att kartlägga hela landet - eller världen. För närvarande har Google kartlagt cirka 2 000 mil väg för den förarlösa bilen att köra. För att ge dig en uppfattning om skalan finns det mer än 170 000 mil väg i Kalifornien ensam och över 4 miljoner mil väg i USA.

Anledningen till att bilarna har presterat så bra i sitt första test på 700 000 mil beror till stor del på att bilarna får "fuska" på det sätt som de svarar på sin miljö. Det vill säga att varje bil inte fattar beslut i realtid om hur man ska svara på yttre stimuli, och Google har inte testat bilens förmåga att svara på situationer utanför dessa kartlagda miljöer. Naturligtvis är detta ett problem som - vid någon tidpunkt - kan korrigera sig själv till en viss grad som varje Google Car på vägen är det inte bara att köra, det hjälper också att skapa 3D-kartor för andra autonoma bilar genom att kartlägga data.

Ytterligare teknikrelaterade problem är:

• Hittills har bilen problem som skulle förhindra att den kör i snö, is eller kraftigt regn.
• Det går inte att se färgen på trafikljus när sensorer blinds av sol eller bländning.
• Sensorer upptäcker föremål som pixlade former, så hypotetiskt skulle bilen svara på samma sätt - genom att vrida - att missa ett barn på vägen, eller en tidning som flyter förbi.

Statlig reglering

Enligt lagstiftningen, åtminstone i hemstaten Google HQ (Kalifornien), är självkörande bilar för närvarande lagliga. Chris Urmson, chef för det självkörande bilprojektet på Google, säger:

”Lagen som antogs för nästan ett och ett halvt år sedan gjorde det ganska tydligt att det var effektivt förarlöst drift av fordon var tillåtet i Kalifornien och i allmänhet tror vi att det är sant i mycket av USA.”

Som sagt, jag är inte säker på att många regeringar föreställde sig en framtid med förarlösa bilar när de antog sina nuvarande trafiklagar och förordningar. Det är osannolikt att anta att regeringen inte kommer att gå in någon gång och göra sin egen utredning som praktiska och säkerhetsmässiga autonoma fordon Autonoma bilar: Är robotar bra för miljön?Hur vi använder bilar kommer att förändras. Dessa förändringar kommer att vara omfattande, men ett område som inte har undersökts i så mycket detalj: påverkan på miljön. Läs mer .

Vill konsumenterna ens ha det?

Även om det har varit stor spänning kring tekniken från vissa, har andra avfärdat idén helt på grund av säkerhetsproblem eller av oviljan att ge upp kontrollen över hjulet. Medan vissa kanske aldrig omfamna tekniken Kan hackare verkligen ta över din bil? Läs mer , är det säkert att säga att en del av konsumentpopulationen skulle vara intresserad om man antar två huvudfaktorer: säkerhet och prissättning.

Även om säkerhetsproblemen fortfarande är utarbetade verkar bilen ha en anmärkningsvärd säkerhetsrekord till denna punkt. En filosofisk kvandär har tagits upp som är ganska intressant; hur kommer bilen att svara på så kallade "vagnsproblem?" Trollproblem är den filosofiska termen som används för att beskriva problem som uppstår där det inte finns något korrekt svar. Till exempel måste en Google-bil svänga sig för att undvika ett barn, men på så sätt skulle det påverka modern eller en grupp barn på andra sidan vägen; vad gör det?

Så vad är nästa?

Sammantaget är det en spännande idé och antagandet av tekniken har andra praktiska tillämpningar. Till exempel, en bil som inte behöver en förare, behöver inte heller en passagerare. Detta skulle göra det möjligt för din bil att släppa paket utan dig, ge vänner en tur hem (och sedan återvända till ditt garage) eller hitta sin egen parkeringsplats efter att du släppte dig någonstans.

I själva verket kan den mest spännande idén av allt vara det faktum att detta kan göra tanken att "äga" en bil föråldrad. Dessa bilar kunde hypotetiskt lämnas var som helst, och fungera som en slags taxi för hela samhällen utan att behöva köpa och underhålla bilen själv.

Förarlösa bilar är en spännande idé för transportens framtid, men tills Google tar upp det tekniska utmanar och bevisar att dessa bilar verkligen är säkrare än din genomsnittliga förare, då kommer de att förbli just det, en aning. Jag är dock övertygad om att Google kommer att uträtta knep och att denna teknik kommer att ha en enorm inverkan på framtiden för transport Hur självkörande bilar förändrar transport för alltidNär vi går in i 2015 är frågan inte längre om självkörande bilar kommer att ersätta manuellt drivna bilar utan hur snabbt de tar över. Läs mer .

Skulle du köpa en självkörande bil?

Bildkrediter: Velodyne High-Def LIDAR av Steve Jurvetson, Hoje-taastrup Kommune av kamratfot, trafikljus av MiloszB, alla via Flickr