Slik fungerer selvkjørende biler: nøttene og boltene bak Googles autonome bilprogram

Annonse

Å kunne pendle frem og tilbake for å jobbe mens du sover, spiser, spiller Trivia Crack eller tar igjen din favorittblogger i Feedly er et konsept som er like tiltalende og tilsynelatende fjernt og for futuristisk til faktisk skje.

Da Google kunngjorde sitt autonome bilprosjekt i 2008, begynte visjoner om Minority Report å virvle rundt i hodene våre mens vi lurte på mulighetene til en bil som virkelig ikke hadde behov for oss å gjøre noe annet enn å snu den på. Denne samme bilen trenger ikke å bekymre deg for ulykker, distraksjon eller kjøring under påvirkning mens den foretok tusenvis - eller til og med millioner - beregninger på delt sekund for å holde deg trygg.

Du ser, som det viser seg, mennesker er bemerkelsesverdig dårlige til å kjøre. Ifølge Joshua Schank, fra Eno Center for Transportation:

- Folk er ikke flinke til å kjøre bil - 30 000 mennesker dør i bilulykker hvert år (i USA). Maskiner kan være mye bedre enn mennesker når det gjelder kjøring; de drikker ikke eller tekster og kan tenke raskere. "

Selv om ikke en eneste sjåfør vil hevde at det ikke er noen virkelige sinnssyke dårlige sjåfører på veien, bare hvor trygg er Google Car De sjokkerende effektene av Google Driverless Car [INFOGRAPHIC]Fremtiden er nærmere enn du kanskje tror. Takket være Googles topphemmelige forskningsavdeling, Google X, er sjåførløse biler nå en realitet og kan treffe mainstream i ikke så fjern fremtid ... Les mer ?

Nå, i totalt 700.000 veimiljer som er logget, har Google Car vært i nøyaktig to ulykker, hvorav ingen av dem kunne klandres på bilen. Den første, skjedde da en menneskelig sjåfør gjorde en slutt på den autonome bilen, og den andre skjedde mens et menneske kjørte Google Car på prøvekjøring. Derimot er det en dødelighet for hver 1,7 millioner kjørte mil i Storbritannia og ett dødsfall per 1,13 millioner mil i USA (data fra 2009). Google Cars har ennå ikke logget så mange kilometer, men ulykken per kjørt kilometer er definitivt lavere enn biler som drives av mennesker.

Teknologien bak Googles autonome bil

Det lovende med Googles førerløse biler er at det meste av teknologien brukes i dag begge deler på veien Morgendagens bil - i dag: Topp verktøy for å sette en datamaskin i bilenDet blir et stadig mer populært tidsfordriv å legge et nytt element til biler, et nytt knutepunkt for underholdning, GPS og kommunikasjon. Carputeren ser ut til å ha blitt inspirert delvis av TV-serier som ... Les mer , og i andre applikasjoner. Dette betyr at teknologien som holder passasjerene i sikkerhet ikke er ny eller ikke testet, og utenfor deres egen programvare og algoritmer, har Google-biler mye testet og sikker maskinvare.

La oss se på noe av det.

LIDAR

Laser Illuminating Detection and Ranging - eller LIDAR - brukes til å lage et 3D-kart og la bilen "se" potensielle farer ved spretter en laserstråle av overflater som omgir bilen for nøyaktig å bestemme avstanden og profilen til den gjenstand. Google Car bruker en 64-strålers laser fra Velodyne for å gi prosessoren ombord 360 graders utsikt montere LIDAR-enheten på toppen av bilen (for uhindret visning) og la den rotere på en spesialbygget base.

Radar

Selv om LIDAR er flott for å kartlegge omgivelser nøyaktig, er den ene fatale feilen i evnen til å nøyaktig overvåke hastigheten på de omkringliggende kjøretøyene i sanntid. Det er her de fire støtfangermonterte radarenhetene plukker opp slakken. Med to sensorer i støtfangeren foran, og to bak, lar radarenhetene bilen unngå unngå støt ved å sende et signal til prosessoren ombord for å bruke bremsene, eller bevege deg ut av veien når aktuelt. Denne teknologien fungerer sammen med andre funksjoner på bilen, så som treghetsmålingsenheter, gyroskop og en hjulkoder å sende nøyaktige signaler til behandlingsenheten (hjernen) på kjøretøyet for bedre å ta beslutninger om hvordan man kan unngå potensielle ulykker.

Høydrevne kameraer

Den faktiske kamerateknologi Hvordan fungerer et digitalt kamera? [Teknologi forklart] Les mer og oppsett på hver førerløs bil varierer, men en prototype bruker kameraer montert på utsiden med svak adskillelse for å gi et overlappende syn på bilens omgivelser. Denne teknologien er ikke ulik det menneskelige øyet som gir overlappende bilder til hjernen før man bestemmer ting som dybdeskarphet, perifer bevegelse og dimensjonalitet av objekter.

Hvert kamera har et synsfelt på 50 grader og er nøyaktig til omtrent 30 meter. Kameraene i seg selv er ganske nyttige, men omtrent som alt annet i bilen er de overflødige teknologi som gjør at bilen kan fungere selv om de skulle fungere.

Sonar

Igjen er hver prototype-bil bygget av Google litt annerledes, men noen av de testede har avansert ekkoloddteknologi. Begrensningene i ekkoloddet er det smale synsfeltet og det relativt korte effektive området (ca. 6 meter). Inkluderingen gir imidlertid enda et overflødig system som gjør det mulig for bilen å krysse referansedata effektivt fra andre systemer i sanntid for å bruke bremser, sikkerhetsbelter før spenning eller slå for å unngå hindringer.

posisjonering

En bil uten ratt, ingen bremser og ingen gass ville være i utgangspunktet ubrukelig uten avanserte posisjonssystemer for å spore kursen og plotte en passende rute til bestemmelsesstedet. For denne utfordringen bruker Google sine egne kartsystem Hvordan fungerer Google Maps?Google Maps brukes av millioner av mennesker hver dag, og du kan være en av dem, men hvordan fungerer det egentlig, og hvordan opprettholder Google nøyaktigheten så godt? Les mer , samt GPS-satellitter, treghetsmålingsenheter og en hjulkoder for å bestemme faktisk hastighet. Systemet fungerer sammen med kameraene ombord for å behandle informasjon fra den virkelige verden, så vel som GPS-data, og kjørehastighet for å nøyaktig bestemme presis plassering av hvert kjøretøy, helt ned til noen få centimeter, mens du gjør smarte korreksjoner for ting som trafikk, veibygging og ulykker.

Sofistikert programvare

Programvaren behandler alle dataene i sanntid samt modellerer atferdsdynamikk andre sjåfører Hvordan biler en dag skal snakke med hverandreMorgendagens transport handler ikke bare om den selvkjørende bilen. I fremtiden vil nettverk av biler jobbe sammen for å sikre passasjerer og levere dem til sine destinasjoner effektivt. Les mer , fotgjengere og gjenstander rundt deg. Mens noen data er hardkodet i bilen, for eksempel å stoppe ved røde lys, læres andre svar basert på tidligere kjøreopplevelser. Hver kilometer som kjøres på hver bil blir logget, og disse dataene blir behandlet i et forsøk på å finne løsninger på alle aktuelle situasjoner.

Læringsalgoritmen behandler dataene til ikke bare bilen du kjører i, men andre, for å finne en passende respons på hvert mulig problem. Atferdsdynamikk er også kartlagt og disse dataene brukes til å gjenkjenne situasjoner før de skjer, omtrent som en menneskelig driver. For eksempel er bilene smarte nok til å gjenkjenne - og tilpasse seg situasjoner som:

• Et saktegående kjøretøy i høyre linje antyder en større sannsynlighet for at bilen som følger den vil forsøke å passere.
• Et grytehull eller en fremmed gjenstand i gaten viser større sannsynlighet for at en sjåfør svinger for å unngå det.
• Overbelastning i venstre bane betyr at det er mer sannsynlig at sjåfører prøver å gå inn i høyre bane.

Major hindrer prosjektet overfor før utbredt adopsjon

Selv om teknologien i Googles autonome bilprogram ikke er så fantastisk, betyr det ikke at det ikke er vesentlige problemer som fortsatt må løses før vi kommer til en fremtid dominert av selvkjørende biler Slik kommer vi til en verden fylt med førerløse bilerÅ kjøre er en kjedelig, farlig og krevende oppgave. Kan det en dag bli automatisert av Googles førerløse bilteknologi? Les mer .

Teknologi

Før du tar opp andre problemer som den autonome bilen står overfor, er det viktig å merke seg at teknologi fremdeles er den største barrieren som skiller førerløse biler fra forbrukermarkedet.

Et av disse problemene Google står overfor er tilpasningsevnen til kartleggingssystemet. Kartene som brukes av disse bilene, er ikke som de du ser i GPS-enheten din eller på Google Maps. Hvert kart er svært detaljert ned til høyden på fortauskanten, og dimensjonene til banen som bilen for øyeblikket ferdes i.

Problemet med dette detaljnivået er enormheten ved å kartlegge hele landet - eller verden. For øyeblikket har Google kartlagt cirka 2.000 mil vei for den førerløse bilen å kjøre på. For å gi deg en ide om skalaen, er det mer enn 170 000 mil vei i California alene, og over 4 millioner mil offentlig vei i USA.

Årsaken til at bilene har prestert så bra i den første 700.000 milstesten, skyldes i stor grad at bilene får "jukset" på den måten de reagerer på miljøet. Det vil si at hver bil ikke tar beslutninger i sanntid om hvordan de skal svare på ytre stimuli, og Google har ikke testet bilens evne til å svare på situasjoner utenfor disse kartlagte miljøer. Selvfølgelig er dette et problem som - på et tidspunkt - kan rette seg selv i en grad, som hver Google Car på veien er det ikke bare å kjøre, det hjelper også å lage 3D-kart for andre autonome biler ved å kartlegge data.

Ytterligere teknologirelaterte problemer er:

• Så langt har bilen problemer som vil forhindre at den kjører i snø, is eller kraftig regn.
• Det er ikke i stand til å fortelle fargen på trafikklysene når sensorer blir blindet av sol eller blending.
• Sensorer oppdager objekter som pikslede former, så hypotetisk ville bilen reagere på samme måte - ved å vri seg - for å savne et barn i veien, eller en avis som svevde forbi.

Statlig regulering

I henhold til lovens bokstav, i det minste i hjemstaten Google HQ (California), er selvkjørende biler i dag lovlige. Chris Urmson, leder for det selvkjørende bilprosjektet hos Google, sier:

Loven som ble vedtatt for snart halvannet år siden gjorde det ganske tydelig at det var sjåførløst drift av kjøretøy var tillatt i California, og generelt tror vi det er sant i store deler av OSS."

Når det er sagt, er jeg ikke sikker på at mange regjeringer forestilte seg en fremtid med førerløse biler når de vedtok gjeldende trafikklover og forskrifter. Det er usannsynlig å anta at regjeringen ikke vil trå til på et tidspunkt og gjøre sin egen undersøkelse som praktisk og sikkerheten til autonome kjøretøy Autonome biler: Er roboter bra for miljøet?Måten vi bruker biler på kommer til å endre seg. Disse endringene vil være omfattende, men et område som ikke har blitt undersøkt så mye detalj: påvirkningen på miljøet. Les mer .

Ønsker forbrukerne det til og med?

Selv om det har vært stor spenning rundt teknologien fra noen, har andre avfeid ideen helt på grunn av sikkerhetsproblemer, eller manglende vilje til å gi fra seg kontrollen over rattet. Mens noen kanskje aldri gjør det omfavne teknologien Kan hackere virkelig overta bilen din? Les mer , er det trygt å si at noe segment av forbrukerpopulasjonen vil være interessert under forutsetning av at to hovedfaktorer blir adressert: sikkerhet og priser.

Mens sikkerhetsproblemene fremdeles blir utarbeidet, ser det ut til at bilen har en bemerkelsesverdig sikkerhetsrekord til dette punktet. Én filosofisk klage er blitt brakt opp som er ganske interessant; hvordan vil bilen svare på såkalte "tralleproblemer?" Tralleproblemer er det filosofiske uttrykket som brukes for å beskrive spørsmål som oppstår der det ikke er noe riktig svar. For eksempel må en Google-bil svaie for å unngå et barn, men ved å gjøre det vil det påvirke moren, eller en gruppe barn på den andre siden av veien; hva gjør den?

Så hva er det neste?

Totalt sett er det en spennende idé, og bruk av teknologien har andre praktiske applikasjoner. For eksempel, en bil som ikke trenger en sjåfør, trenger heller ikke en passasjer. Dette vil gjøre det mulig for bilen din å slippe av pakker uten deg, gi vennene en tur hjem (og deretter returnere til garasjen), eller finne sin egen parkeringsplass etter å ha droppet deg et sted.

Faktisk kan den mest spennende ideen av alt være det faktum at dette kan gjøre forestillingen om å "eie" en bil foreldet. Disse bilene kan hypotetisk legges igjen hvor som helst, og tjene som en slags drosje for hele lokalsamfunn uten noen gang å måtte kjøpe og vedlikeholde bilen selv.

Driverløse biler er en spennende idé for fremtidens transport, men inntil Google tar for seg det teknologiske utfordrer og beviser at disse bilene faktisk er tryggere enn den vanlige sjåføren din, så vil de forbli akkurat det, en idé. Jeg er imidlertid sikker på at Google vil utarbeide knekkene, og at denne teknologien vil ha stor innvirkning på fremtiden for transport Hvordan selvkjørende biler vil endre transport for alltidNår vi beveger oss inn i 2015, er ikke lenger spørsmålet om selvkjørende biler vil erstatte manuelt kjørte biler, men hvor raskt de vil ta over. Les mer .

Vil du kjøpe en selvkjørende bil?

Bildepoeng: Velodyne High-Def LIDAR av Steve Jurvetson, Hoje-taastrup kommune av Comrade Foot, Traffic Lights av MiloszB, alle via Flickr