Какими в идеале должны быть дороги для развития беспилотного движения?

Когда мы говорим о беспилотном движении, то, в первую очередь, подразумеваем безопасность, которая достигается простотой инфраструктуры и минимумом помех.

Помехи – это всё то, что будет окружать беспилотный транспорт: солнце, осадки, люди, многомерное движение транспорта, животные и даже… магнитные бури. Помех огромное количество, и убрать или минимизировать их – дорого и сложно в исполнении.

Разработчики пытаются решать этот вопрос, ставя перед собой мега универсальную задачу с множеством переменных. Но универсальных решений не бывает. Если всё же кто-то заявляет, что такое решение найдено, то это заявление актуально только до первого трагического случая. Ведь «органы чувств» у беспилотного транспорта – это датчики: видеокамеры, лидары, микрофоны, ультразвуковые и инфракрасные датчики, лазеры и ёмкостные сенсоры. Все они имеют различные ограничения: по времени отклика, расстоянию, освещённости, шумам, погодным условиям и кто знает ещё чему.

Быть может, лучше всё-таки старый проверенный способ – выделенные полосы с направляющими? Самый простой пример – движение по рельсам. Все пытаются навязать нам ассоциации «беспилотный автомобиль – город». Тогда как в первую очередь нужно смотреть на магистральные перевозки, которые имеют минимум помех (по сравнению с городом), огромные расстояния и, соответственно, финансово более рентабельны.

Разделяй и властвуй или мне не по себе от беспилотников

Написать статью меня подтолкнула шумиха (хайп) вокруг одного из популярных сегодня направлений – беспилотного транспорта. Чем больше погружаешься в эту тему, тем больше понимаешь, что кроме огромной технической и программной сложности самого беспилотного автомобиля, аналогичная "сложность" накладывается и на необходимую инфраструктуру (дорожное полотно, разметка, знаки, светофоры и т.д.). Т.е. требования к местам движения беспилотников будут весьма высоки и суровость требований, вероятно, будет со временем только расти.

Система управления беспилотным автомобилем невероятно сложна. Те результаты, которые достигнуты компаниями в этой области, несравнимо скудны с "истинным" беспилотником. И дело не только в том, что нужны более мощные компьютеры, более продвинутые алгоритмы или более интеллектуальный "искусственный интеллект". Дело в том, что необходимо ставить задачу с минимумом переменных, сужая варианты использования и упрощая окружающую среду.

Рассмотрим два подхода к решению одной и той же задачи: транспортное средство должно проехать путь из точки "А" в точку "Б".

1. Для её решения в стиле разрекламированного беспилотника необходим автомобиль, который должен выполнять три функции: насколько и когда поворачивать рулевое колесо, какое и когда придать ускорение автомобилю и как плавно и когда необходимо затормозить. На первый взгляд, вроде бы всё просто. Но дьявол кроется в задаваемых вопросах.

Дело в том, что в каждой из трёх функций на вопрос "когда" - будет "цифровое" решение в определённый момент времени. Т.е. в нужный момент повернуть влево, повернуть вправо, нажать на газ, нажать на тормоз – всё это простые сигналы "0" или "1". А вот исполнение вопросов "насколько", "какое" и "как плавно" – требует аналогового управления. А это уже более сложные процессы с изначально заложенной погрешностью в исполнении.

Насколько точно выполнит команду "поворота" автомобиль на поношенной резине на мокром асфальте на 37 градусов, 54 минуты и 12 секунд? Он, конечно, выполнит, но со значительным отклонением, а потом при необходимости будет дополнительно "подруливать", чтобы выйти на заданную траекторию. Сто процентного качества исполнения никогда не добиться. На "черепашьем ходу" тестирования в идеальных условиях — это допустимо, но к реальным условиям беспилотник не готов.

Эти три функции (повороты, ускорение, торможение) беспилотник будет выполнять на основании анализа большого количества данных: разметка, знаки, препятствия, другие участники движения, пешеходы. Это при условии, что нет дождя, снега, гололёда, ветра, тумана, не слепит солнце, нет кромешной тьмы, не бликуют окружающие предметы, по улицам не летает мусор, собаки не перебегают дорогу, пешеходы и другие участники движения не нарушают правила. В противном случае требования к "органам чувств" и "интеллекту" беспилотника возрастают экспоненциально. Неидеальность условий ведёт к попыткам решения универсальной задачи. А если один из "органов чувств" беспилотника начнёт сбоить, притормаживать или вообще откажет?

Как добиться идеальных условий? Правильно, лучший способ - это нивелировать на наш беспилотный транспорт воздействие окружения: погоды, времени суток, окружающих участников движения, препятствий и любых других "неидеальностей". И мы переходим ко второму способу решения поставленной задачи.

2. Все воздействия на транспортное средство мы минимизируем. Упрощаем задачу. Уходим с городских дорог с их сложным, плотным движением, минимизируем количество пешеходов, знаков, сложность разметки и количество манёвров. Мы предполагаем для начала, что точки "А" и "Б" - это межгород. Т.е. рассматриваем не городские оживлённые улицы, а путь между границами двух городов. Проще задача – меньше рисков её неисполнения или неправильного исполнения.

Закладываем в слово "путь" движение по направляющим (например, рельсы). Таким образом, уходим от аналогового управления рулём и оставляем только "0" и "1", т.е. перевести стрелку для движения по левой полосе или по правой. Сложного анализа отслеживания других участников движения (беспилотников) мы исключаем, так как нам нужно только следить за расстоянием до впереди едущего беспилотника, что значительно проще.

Можно, конечно, навязать себе задачу по отслеживанию светофоров и какого цвета у них сигнал, но это можно реализовать и при помощи цифровых решений на основе запрещающего сигнала по радиоканалу, ультразвуку или различным бесконтактным датчикам. Всё это надёжнее и дешевле.

Что касается помех (пешеходы, животные, упавшее дерево), то реализация данного функционала будет на порядки проще. Во-первых, анализ будет проводиться в узком визуальном диапазоне перед идущим транспортным средством, а не в диапазоне 360 градусов. Во-вторых, значительно проще сравнить текущую ситуацию на пути следования с эталонной картинкой "ЖД полотно без помех" и «ЖД полотно во время следования беспилотного транспорта». Это если мы говорим про распознавание образов. Дополнительно можно добавить ультразвуковые, инфракрасные и лазерные детекторы. Опять же, они будут работать по цифровому принципу: есть или нет впереди помехи.

Ну и разгон, и торможение будут константными величинами, так как нам не нужно подстраиваться под других участников движения, не нужно перестраиваться и делать обгон, не нужно учитывать качество полотна дороги. Т.е. мы даём цифровые команды "ускориться", "затормозить", держать определённую скорость.

Наверное, первое, что приходит в голову – сложность строительства дороги с направляющими. Но если послушать специалистов, то многие эти разработчики беспилотников уже в открытую заявляют, что других участников движения (обычных водителей транспортных средств) нужно убрать с дороги. Там, где ездят беспилотные автомобили, разрешено двигаться только беспилотникам. Или же беспилотникам сделать отдельные дороги или выделенные полосы на существующих дорогах, тесня опять же обычных водителей. Поэтому стоимость реализации здесь не будет слишком различаться. Даже в городе можно с нуля организовать движение по направляющим (например, рельсам) с сопоставимым бюджетом строительства выделенных дорог для беспилотников. Но вот ремонтировать, модернизировать и поддерживать на должном уровне дорогу с направляющими будет значительно дешевле. И тем более она будет дешевле на междугородных направлениях.

Всё гениальное - просто.

На основании вышеприведённых двух вариантов решения задачи возникает вполне резонный вопрос: если компании-разработчики беспилотного транспорта такие умные, то почему они (такие бедные) не пытаются решить и показать, а лучше претворить в жизнь, более простой вариант – движение по направляющим? Явного ответа нет. Но есть на просторах интернета предположения. Задача автопилота по направляющим довольно простая в решении и это не совсем хайп. А там, где нет хайпа, нет инвестиций. Чтобы продать что-то "по мАсковски" дорого, нужно взяться за невообразимо трудную задачу. И тогда, даже при миллиардных убытках, акции твоей компании будут покупать на биржах как горячие пирожки, будут любить твою компанию безмерно и ждать новых вау-обещаний. Даже несмотря на все риски и жертвы.

Получается парадоксальная ситуация, которая относится не только к беспилотникам, а имеет отношение к прогрессу, сопровождающему нас на протяжении многих лет. Традиционные ценности для человечества кардинально меняются, забываются, обесцениваются и искажаются, когда это касается возможного прогресса. Даже сами владельцы беспилотников перестают ценить не только жизнь окружающих, но и свою собственную, всецело полагаясь на умную "шайтан-машину". Выпустив массово беспилотники на общие дороги, мы не сразу придём к осознанию необходимости этики в данном вопросе. И я очень надеюсь, что нам не придётся задавать себе риторический вопрос: -"... вы хоть понимаете теперь, что вы натворили?!"

Ни в коем случае не считаю научные исследования и разработки в области строения беспилотников ненужными. Они важны как целостная сложная система, но больше они важны как точка развития отдельных решений, которые могут дать ростки и найти своё применение в других областях. Так часто было в человеческом развитии, когда мощные и даже опасные начинания оказали самое положительное влияние на развитие человечества. Будь то ядерная реакция или лазеры, которые нашли своё мирное применение. Ни в коем случае нельзя ограничивать разработки беспилотников, но также и нельзя их пока использовать в нашем сегодняшнем окружении, в реальных городах, на реальных дорогах, с реальными рисками для человека.

Автор: Василий Коваль, руководитель департамента транспортной компании «Байкал-Сервис»