Безопасный автопилот - берём логику из научной фантастики

Приблизительно так фантасты описывают полноценный автопилот в транспорте будущего - небольшое, на 1-2 человек транспортное средство подключено к единой системе, позволяющей "дирижировать" транспортными потоками на миллионы юнитов на земле и над землей, просто в воздухе и еще конечно на море/реках и даже под землей. Чаще всего это "авто" еще и летает, у него эко-атомный или антиграв движок.

Причем представления о будущем обычно последовательны и логичны - рост населения продолжается, следовательно огромные многоуровневые здания в сотни этажей, облагороженные зелеными зонами и трассами дорог на всех уровнях, в итоге плюс-минус у всех фантастов получается одна картина.

В равной степени "идея" небольшой капсулы с автопилотом, желательно летающей, статична у фантастов уже минимум полвека, эти капсулы и в "Гостье из будущего" точно такие же как у фантастов 60-х и 2000-ных, одинаковые.

Ладно, мечтать о полётах не будем, присмотримся, во что можно сложить актуальные технологии, получится ли собрать умный электромобиль с автопилотом уровня гонщика Формулы 1 - и создать таким образом воображаемого "убийцу Тесла"? Таким же образом, как Apple когда-то собрал iPhone = из микро-компьютера - Flash памяти + ёмкой LiIon батареи + конечно тачскрина?

Про новые технологии в автоиндустрии принято писать в двух настроениях:

• На 95% - это завиральный энтузиазм, кликбейт формата: "В 2050-м году все автомобили будут летать", "Электромобили вытесняют ДВС", "Водородный двигатель - заправка из лужи, бензин не нужен?"

• На 5% - это алармизм формата "Автопилот оставит таксистов и дальнобойщиков без работы", "Большой брат Bluetooth: Как Ваше авто сливает данные о разговорах и перемещениях", "Взбесившиеся грузовики: Что будет при взломе систем управления автокараванов на автопилотах?"

Скажу прямо, типичный приторный стиль автожурналистов (а-ля первые страницы "За рулем", меня всегда дико раздражал. А вот опыт эксплуатации (там же, но дальше), еще некоторые материалы drive2, и личные рассказы автослесарей - читать и слушать гораздо интереснее. Помню, как сотрудники салона Форд со смехом показывали мне Ford Fusion, листая рекламный буклет со словами: "Мы и сами не знаем, где рекламщики нашли таких мужиков, что эта приподнятая а-ля Фиеста выглядит как Land Cruiser в буклете, но недоумение видим на лицах всех, кто приезжает посмотреть на Fusion!"

Ну и до кучи - в разборе чешского авто 1934 года в За Рулём писали: "Металла на корпуса зеркал заднего вида не пожалели - их толщина побольше, чем у некоторых кузовов современных автомобилей премиум-класса"

Так-то, никто - не продавцы, не водители, ни слесаря - особо не радуется, что современный автомобиль - весь насквозь пластиковый и одноразовый (5 .. 7 лет жизни до серьезных вложений), при ДТП теряющий переднюю часть как ящерица хвост и охотно роняющий двигатель на землю, но "зато" с тачскринами внутри и управлением опциями вместо так-то более надежных и простых крутилок / рычажков) - всё больше превращается в достаточно хрупкую и при этом сильно перетяжеленную "коробчонку", которая как возила 1-2 человек на расстояния 10-15 км, так и продолжает.

Был вот VW Beetle 50-х .. 80-х, разработанный так-то ~90 лет назад Фердинандом Порше, который при мощности двигателя 25 .. 50 л.с. и весе эдак 800 кг, возил себе надежно пару человек на скорости 60-70 км.ч. куда угодно.
Со временем, Евро I, II, III, IV, V ... ту же самую задачу усложнили - и теперь её эе решают автомобили уже весом минимум 1.5 тонны с двигателями под 100 л.с., по внешним габаритам - больше, а внутри - очень тесные - "толстая скорлупа" из брусов безопасности, пластика и почти поролона толщиной 20-30 см "помогает".

Вот неплохой ролик против моей точки зрения, за Евро I ... где доказывается, что экология это хорошо, и во всём обвиняется тетроэтил свинца, который добавляли в топливо до 90-х. Но так его _перестали_ добавлять!

Не взирая на ужасы технологий - а именно свинец, фреон и прочие химикаты, которыми сперва восторгаются, а потом ужасаются - продолжим ...

Получается так, что сильно современный ДВС 2023 года с мощностью 140 л.с. задушен "экологией" так, что везёт приблизительно как ДВС 1989 года с Евро 1 мощностью 70 л.с., причем у последнего (что логично), еще и расход топлива меньше, и выбросов автоматически меньше. А в потоке мега-эко автомобилей стоят Камазы и прочие грузовики - где ..

К слову, про дизельную истерию 2000-ных в Европе все помнят - сперва перевести как можно больше авто на дизель и желательно с ручной коробкой, а потом выяснить, что дизельные выхлопы ну очень вредные, и никакой Blue мочевиной из отдельно покупаемой баночки этого особо не изменить, и снова возврат к бензиновым моторам, сначала турбированным вида 1.2 л = 100 л.с., а потом и атмосферным. Ну и некрасивое поведение VW, подделавшего тесты :)

Теперь перейдём к Hybrid мании, Tesla-мании, и осторожному удивлению желающего разобраться в работе как электромобилей, так и автопилота. И начинающего задавать одни и те же вопросы - на логику и "я не понимаю". Средняя школа так-то всех учит одинаково, включая ЕГЭ - замечать неправильности и искать возможности "сократить лишнее" в избыточно сложных построениях.

Часто задаваемые вредные вопросы про электромобили и автопилоты

• Львиную долю электричества добывают сжиганием органического топлива, АЭС после Чернобыля и особенно Фукусимы "оказались" совсем небезопасны, а "экологические" варианты - солнечных, ветряных, приливных электростанций напрямую _очень_ вредно воздействуют на природу (см. Препятствие N5). Получается, электромобиль на самом деле "едет" на угле, мазуте, сожженых в других местах, на больших электростанциях и преобразованных в электричество - причем с не очень высоким КПД. Точнее, очень невысоким

• Электромобиль - это аккум, подвеска, кузов и компьютер. Аккум - 30-40% себестоимости. В Tesla это блок литий-йонных батареек. К слову, лития планете уже не хватает, добывают его с большим расходом чистой воды в регионах, где её не хватает. А кобальn и вовсе добывают дети-рабы - листайте до Препятствие N3. И лития и кобальта уже не хвает - дефицит в мире уже ощущается. Поэтому ряд "гранд" проектов электромобилей больших автомобильных корпораций - был сперва открыт, а потом и закрыт. С убытками в сотни млн. $. Аналогичный случай был с Etherium - который великолепно работал сам для себя, покупался и продавался, но из-за запущенной _игрушки_ CryptoKitties и минимальной так-то нагрузки - постепенно замедлил транзакции до нескольких часов, а потом и дней, и титаническими усилиями разгреб накопившиеся очереди транзакций (и вроде это и стоило дорого, причем реальных $ за сервера/каналы). То есть, пока электромобилей десятки тысяч - всё ок!, а на миллионы e-cars экономики мира резко не хватает.

Блок батарей рассчитан на ... а черт его знает - смотрите тут (маркетинг про 200к миль не совпадает с реальностью). Гарантия в США - 8 лет, по ней заменят батарею при 20% падении ёмкости, но это еще как измерят. Зато сокрытием информации Тесла занимается более чем профессионально :) И как раз в 2023 эти 8 лет гарантии для первых Тесла, приобретенных в 2015 уже заканчиваются, и реальная стоимость владения электромобилем - то есть покупка нового блока батарей где-то за $20 000 - может стать весёлым таким сюрпризом для Тесла-фэнов.

Вопрос N1 Почему для Tesla и других электромобилей предлагается только зарядка, но не экспресс-замена блока аккумуляторов? Ведь как было бы удобно - заехал в бокс, проверили гарантию или (если хотите) лицензию или подписку - промыли-просушили низ авто, робот снял старый блок аккумов, и тут же поставил новый блок аккумов - всё вместе, скажем, за 2-3 минуты?

Вопрос N2 Почему Tesla (особенно в Калифорнии) не оснащена раскладным "багажником" из солнечных батарей? Да, за час выработка солнечной батареи площадью со стандартное парковочное место = это 10% часового же расхода аккума Тесла, но это же _бесплатно_ и вроде как _экологично_, почему это не сделано хотя бы как опция? Потому что Lightyear сделала это уже в 2020-м
А в сентябре 2022 в Австралии хотели устроить электропробег на Tesla с комплектом гибких (видимо, как йога-коврики) солнечных батарей.

Переходим к главному - а что происходит с электромобилем, который критически потерял заряд батарей? Такая история была, водитель в 2017 году в ходе урагана во Флориде позвонил в поддержку и ему "программно" разрешили доиспользовать 15КВт мощности аккумулятора. Физически у него был аккум на 75КВт, но без доплаты в ~$8k доступно было только 60 Квт. В любом случае, он должен был быть в зоне устойчивого приёма сотовой связи. Да, он потом доехал куда надо, встал на зарядку ... но всё же?
Водитель авто на ДВС в такой ситуации просто зальет 5л из "тревожной" канистры и поедет дальше на ~50 км, а водитель Теслы просто встанет на дороге - с отключенным можеn быть и _всем в авто_, кроме разве что сотового телефона у владельца. Что делать, возить с собой мини-генератор и те же 5 литров бензина для него?
Кроме того, Тесла не живёт без подзарядки, и доступ к неё (разряженную) немного усложнен. Вот история об этом , правда реальный владелец Тесла-канадец с VC возражает, что так и правда было, но дескать сейчас иначе.

• Более глобальная проблема - как раз то самое удаленное управление автомобилем, которое внедрено не только в Тесла, но постепенно становится самой обычной функцией каждого нового автомобиля. И как-то после опубликованных еще лет ~5 назад уязвимостей, эти системы вроде бы не стали так уж сильно защищенными - все же производители авто, это не software компании.

Вот тут картинка, где люди волнуются более предметно. Превращать автомобиль с так-то закрытой, в том числе от водителя операционкой - в центр развлечений, по сути компьютер с установкой приложений и прямой связью со смартфоном - это мягко говоря глупо.

• Ну и напоследок - бумажных карт с собой сейчас никто не возит (а зря), но езда по навигатору реально работает скорее в крупных городах (и то не всегда). Переходя к теме автопилота можем отметить, что без GPS и электричества нет и никакого автопилота - тогда как в самолетах, для примера, предусмотрено (насколько я знаю), не только военное троекратное дублирование жизнено-важных систем, но и определенные решения для хотя бы _частичного_ ручного управления или хотя бы перезапуска подачи электрообеспечения. Чего поневоле ждешь и от электромобилей заоблачной стоимости, если конечно не воспринимать их просто как дорогую игрушку.

Игрушечные железные дороги (например такие, как на Гранд-макете Россия) сейчас мало чем отличаются от настоящего ж/д и метро - автоматика и компьютеризация оставляет людям место "контролеров" движения, которые в случае чего могут нажать на аварийный тормоз. Ну здесь понятно - ведь есть рельсы и степеней свободы немного - вперед-стоим-сдаём назад. Всё!
Дальше идут всякие системы для навигации в море, где, в открытом океане с GPS довольно скучно, и на современной яхте с мощным двигателем с запасом топлива от точки А до точки Б дойдёт по морю наверное даже школьник.
На вершине эволюции стоит автопилот для самолета, частично реализуемый уже с 60-х годов - там, наоборот, степеней свободы очень много - плюс надо постоянно учитывать подъемную силу.

Так вот, автомобильный автопилот оказался наиболее сложной задачей, из-за броуновского движения этих самых автомобилей, которое подчиняется правилам только условно. Ни 5 поездов не едут одновременно навстречу друг другу, ни 20 супертанкеров не толкаются в узком проливе, ни тем более 200 самолетов не летают друг вокруг друга над аэропортом на расстояние 10-15 метров, наоборот даже 2 самолета в одном "эшелоне" - это форс-мажор

В 1986 году американцы делали первый серьезный подход к снаряду - в проекте NavLab они взяли большой и красивый минивэн, начинили его всевозмножной аппаратурой и чуть ли не год он колесил по большим, широким и в-целом идеально подходящим для автопилота дорогам США.

Проект шел и дальше, скажем так, он тянулся и тянулся, но ни в в 80-е, ни в 90-е кроме специальных применений (военка, работа в карьере и т.д.), существующие IT технологии не позволяли собрать весь комплекс необходимой аппаратуры так, чтобы это имело коммерческий смысл. Грубо говоря, слишком всё было большое и не очень надежное.

Абсолютно простым решением кажутся масштабные вложения - доступные только государству или только в небольших городках. Во что-то, похожее на полосы движения общественного транспорта с буквой А, по которым сегодня (уже в России, но не только), движутся автобусы и троллейбусы, чьё положение на карте, скорость и соотв. время прибытия в пункты А, Б, В .. в режиме онлайн видит как диспетчер, так и пассажиры, ждущие на остановках, а заодно и Яндекс.Карты.

Ведь если оборудовать эти полосы развернутой сетью "маркеров", то есть проложить "рельсы" для автопилотов, то любой транспорт с небольшим (минимальным) набором датчиков препятствия может просто ездить по этим рельсам, на макс. скорости скажем в 40 км/ч (для начала). И этим транспортом по первости смогут стать легкие, хоть пластиковые автомобильчики чуть мощнее современных самокатов (но с корпусом, защищающим от погодных условий). Естественно, они будут "видеть" красный или зеленый свет на перекрестках, останавливаться при препятствии движению, и в-целом - даже в случае ДТП наносить минимальный ущерб другим участникам движения. Ну и конечно, непрерывно сбрасывать данные в общий центр, и собирая статистику - получать обновления операционки. Короче, некий аналог Google self-driving car

Более серьезным проектом могла бы стать предустановка на _все_ автомобили единого комплекта оборудования наблюдения - то есть все эти лидары/радары/датчики + компьютер для отслеживания действий водителя. Поскольку это автоматически означает, что будет фиксироваться и любое превышение скорости и любое нарушение правил ПДД - очевидно, должна быть предусмотрена вкусная морковка, которой может стать например скидка на автостраховку за год (до 100%), или иные финансовые пряники.

В этой случае, через некоторое время _миллионы_ автомобилей, пусть на территории США, непрерывно посылали бы данные в единый центр, где те или иные решения водителей непрерывно же добавлялись в общую базу - если хотите, нейронку для будущего автопилота. И естественно, те из решений, которые приводили к ДТП - анализировались бы особо, и более углубленно.

Опять же, при массовом производстве - скажем 10 миллионов комплектов по госпрограмме - стоимость 1 (одного) комплекта была бы невелика, особенно если сравнивать с годовым бюджетом Пентагона :)

В-целом, можно догадаться, что советская концепция дешевого и массового общественного транспорта лучше подходит для передвижения "больших человеческих масс" в городских условиях, нежели чем миллионы индивидуальных электро-капсул. Яркий пример - Москва - где советский метрополитен худо-бедно справляется с нагрузкой, которая с 1986 года выросла эдак вдвое, если не втрое. И даже добавление десятков новых станций не вызывает коллапса на центральных. То есть +5 млн населения московскому метро не помешали (габариты человека ~0.5 кв.м), но вот несколько млн авто (габариты 10 кв. м у каждого), конечно забили наземную Москву пробками на долгие годы - и центральные улицы, и дворы, и т.д. Пришлось искусственно ограничивать въезд, делать его платным и т.д. Грубо говоря - метро в часы пик утром и вечером стоило бы 500 руб., а в выходные и вовсе 1 000 руб., если бы не было таким эффективным и не справлялось с возросшим пассажиропотоком :)

Поэтому, конечно, 10 электробусов, прибывающих на остановку у Вашего дома кажые 5-10 минут спокойно перевезут свои .. ну скажем 500 человек по разным маршрутам, тогда как для того же количества людей (кто в одиночку путешествует, кто парой, реже втроем) - ну в среднем 300 маленьких электро-капсул неслабо так забьют дороги, вне зависимости от наличия у них автопилота и согласованности действий благодаря управлению Системой.

Дальше мы упираемся в необходимость подчинить _всех_ участников уличного движения той самой Системе (это раз), а второе - предусмотреть случаи, когда Система беспомощна и требуется наоборот - всеобщий переход на ручное управление - а это происходит, например, когда отрубается GPS (а), или когда просто идёт сильный снегопад (б), или просто экстремально жарко или холодно, или просто когда что-то произошло с дорожными знаками, электричеством и на перекрестке с палочкой регулирует движение дядя Степа.

И тут получается так, что, по крайней мере в российских условиях, трассы для машин с автопилотами и вовсе надо закатывать в прозрачные трубы большого диаметра - чтобы поддерживать там определенную температуру, и чтобы ни снег, ни дождь, ничто не влияло на траффик. Нечто вроде кольцевой - только закрытой не только с боков и посередине, но еще и сверху. Что автоматически означает невозможность использования ДВС на этих трассах -только электромобилей. И одновременно облегчает работу автопилота - работа на фиксированном маршруте без перекрестков для него гораздо легче, и позволяет увеличить среднюю скорость движения. Что как бы знакомо современному водителю - заехав на кольцевую, встаешь "на рельсы" до необходимого съезда, главное чтобы "рандом" не сыграл против.

Немного откатимся назад. Каждый из нас в жизни сперва учится ходить, не падая и по возможности не натыкаясь на предметы и других людей. Движение в группе чуть сложнее, а в толпе - в том же метро - скорее проще - только вклиниться в поток и двигаться в нем дальше. При этом в правилах метрополитена запрещено "препятствовать движению направленных пассажиропотоков". В автомобильных аналогиях это ...

С вождением автомобиля на дороге в городе всё сложнее - скорости больше, инерция больше, цена ошибки тоже больше. По асфальту летом авто едет, разгоняется и тормозит иначе, чем по снегу, льду или воде на том же асфальте. Большую часть решений водитель принимает "на авось" - рассчитывая на понимание других участников движения и их адекватную реакцию на его (или её действия). А также на исправность их автомобилей и то, что в принципе его автомобиль в принципе видят, и он не сливается, например с обочиной - потому что белый как сугроб или серый как асфальт, или зеленый как кусты.

Как и всегда с "компьютерным" чем-либо, то есть алгоритмизацией человеческих действий, например компьютерным зрением, анализом, принятием решений - получается плохо, потому что живую природу (в данном случае взаимодействие нейронов мозга) с помощью технологий повторить получается крайне редко - самолеты ведь летают иначе чем птицы.

Именно поэтому обвешанный радарами, лидарами, чуть ли не сонарами и прочей электронно-измерительной аппаратурой автомобиль с самописной системой как бы автопилота, в 98% в принципе примет правильное решение, но вот где-то в 2% случаев ошибётся, причём иначе, чем человек, и в это корень проблемы - что автопилот ошибается не по-человечески, и этим становится опасен для других участников движения.

Я не знаю сколько платит Тесла за сокрытие информации о ДТП с автопилотом, но в прессу попадают считанные единицы - то автопилот принял белый прицеп трейлера за пустую дорогу (слишком белый), то впилился в пожарную машину (слишком красная), то в Тесле натурально загорелся блок аккумуляторов и заливали его 11 тоннами воды, то водитель слишком доверился автопилоту, и поэтому виноват сам. А Uber автопилот сбил насмерть женщину на дороге
Обратите внимание, что другие немаленькие компании, например Google, иногда тупо закрывают проект автопилота, даже после 7-ми лет вбухивания в него гигантских ресурсов. Конкретно:

С ДТП при этом, даже на идеально пустых дорогах обстоит вот так

Честно говоря, я не знаю, как автопилот будет "договариваться" с другим участником движения, например об очередности проезда сужения дороги. Как пересекать сплошную линию разметки, в случае если дорожные рабочие впереди вырыли большую яму и вдохновенно матерясь в ней копошатся и флажками вроде как разрешено объехать их по встречке. В конце концов, я даже не знаю, как езда по навигатору вместе с автопилотом ... ну вот

Но я очень надеюсь, что история пойдёт по правильному пути - а именно накоплению обширных массивов данных, и совершенствованию логики действий автопилотов, так что они будут водить на порядок лучше живых водителей - только вот не знаю, когда это может произойти ,если государства, а прежде всего США - принципиально не хотят законодательно поддерживать тот самый эволюционный путь развития технологий автопилота, который кажется мне единственно возможным.

Но, при этом, допускают тестирование на дорогах уже десятков тысяч прежде всего Тесл (где с автопилотом рано или поздно вздумает поиграться любой владелец), а также "элементы автопилота" - наверное в общей сложности в сотнях тысячах автомобилей других марок, причем премиум-класса - то есть более тяжелых, с более мощными двигиталями и высокими скоростями.

Как-то грустно, да?