Autonoma bilar är självkörande fordon som kan fungera med minimal, eller till och med noll, mänsklig insats. Dessa fordon utnyttjar artificiell intelligens (AI) och redan existerande fordonsteknologier som adaptiv farthållare för att automatisera körupplevelsen.
Självkörande fordon varierar i komplexitet från grundläggande system som ständigt måste övervakas av en mänsklig förare, till system som kan fungera under alla förhållanden och utan mänskligt element alls.
Företag som Waymo har redan autonoma bilar på vägen, och biltillverkare som Tesla, Ford, GM och andra har alla utvecklat sina egna autonoma fordonsteknologier som Tesla Autopilot, Argo AI och GM Cruise.
Hur fungerar autonoma bilar?
Autonoma bilar använder en kombination av artificiell intelligens och fordonssystem baserade på befintliga Advanced Driver Assistance Systems (ADAS) för att skapa något som kallas ett Automated Driver System (ADS).
Den artificiella intelligensen i hjärtat av den autonoma bilen tar indata från olika sensorer som är inbyggda i fordonet, och den använder dessa ingångar för att skapa en bild av omvärlden. Med den bilden, kombinerat med en karta över området och GPS-data (Global Positioning Satellite) kan det autonoma fordonet säkert rita en kurs genom sin omgivning.
För att förflytta sig från en punkt till en annan, utnyttjar AI fordonssystem som elektronisk gasreglage, broms och styrreglage. När fordonets sensorer, som kan innefatta allt från radar till lasrar, upptäcker ett föremål som en fotgängare eller ett annat fordon, är AI:n utformad för att vidta omedelbara korrigerande åtgärder för att undvika en olycka.
Förutom fullständiga AI-kontroller är autonoma bilar vanligtvis utformade med möjlighet till full förarkontroll. I sådana här fordon fungerar ADS som en mycket avancerad sorts farthållare, där föraren kan ta eller släppa kontrollen när han vill.
Vissa autonoma bilar är designade för att fungera utan mänsklig insats alls, även om lagligheten för förarlösa bilar varierar från en plats till en annan.
Nyckelteknologier som gör att en bil kan köra själv
För att en bil ska kunna köra sig själv måste den utnyttja ett antal tekniker som har funnits i våra fordon i åratal, och i vissa fall till och med i årtionden. Bilen måste bibehålla elektronisk kontroll över alla system, från motorn och transmissionen till bromsarna, och den behöver någon typ av artificiell intelligens för att knyta ihop det hela.
De flesta tekniker som används i autonoma bilar är kända som Advanced Driver Assistance Systems, eftersom de utformades för att göra körupplevelsen bekvämare och mindre farlig.
Här är några av de viktigaste teknikerna som ligger till grund för autonoma fordon:
- Artificiell intelligens: Autonoma bilar skulle inte vara möjliga utan artificiell intelligens. Dessa fordon styrs av AI-program som är utvecklade och tränade genom maskininlärning för att kunna läsa data från en mängd olika sensorer inbyggda i ett fordon och sedan bestämma den lämpligaste åtgärden i en given situation.
- Drive-by-wire: Dessa system har funnits i vanliga fordon i flera år, och de ersätter i princip mekaniska anslutningar med elektriska anslutningar och kontroller. Detta gör det mycket lättare för en inbyggd AI att styra varje enskilt system, som styrning, acceleration och bromsning.
- Körfältshållning: Dessa system utformades ursprungligen för att hjälpa mänskliga förare att undvika att köra ut ur sitt körfält i trafiken, men autonoma fordon använder många av samma typer av sensorer och tekniker.
- Automatisk bromsning: Detta designades ursprungligen för att förhindra olyckor genom att automatiskt ansätta bromsarna i situationer där föraren är för långsam för att agera. Autonoma bilar använder liknande teknik i mycket bredare skala.
- Adaptiv farthållare: Detta är ett annat system som ursprungligen utformades för att hjälpa förare, i det här fallet genom att dynamiskt öka och minska hastigheten i förhållande till den omgivande trafiken. Autonoma bilar måste göra samma grundläggande uppgift utöver allt annat som föraren norm alt skulle göra.
Degrees of Autonomy: Kan autonoma bilar verkligen vara förarlösa?
Utvecklingen av autonoma bilar var ett långsamt framsteg, inte en växling som någon bestämde sig för att vända på en dag. Det började på 1950-talet med några av de första säkerhets- och bekvämlighetsfunktionerna som blev vanliga med tiden, som låsningsfria bromsar och farthållare, och accelererade på 2000-talet med ADAS som adaptiv farthållare och automatisk bromsning.
Eftersom autonoma bilar har anlänt genom en så långsam och inkrementell process, har Society of Automotive Engineers (SAE) utvecklat en automatiseringsskala i fem nivåer.
Den här skalan beskriver allt från gårdagens helt manuella fordon till den typ av helautomatiska fordon som förväntas dyka upp på utställningsgolv och motorvägar 2020.
De här är nivåerna av automatisering som ett fordon kan ha:
Nivå 0: Ingen automatisering
Det här är traditionella fordon som kräver konstant förarens input för att fungera. Dessa fordon har inte ens funktioner som låsningsfria bromsar eller farthållare.
Nivå 1: Förarassistans
Dessa fordon styrs fortfarande helt av föraren, men de inkluderar några vanliga förarassistanssystem. Ett fordon på denna nivå innehåller vanligtvis grundläggande funktioner som farthållare.
Nivå 2: Partiell Automation
I det här skedet får bilar en viss nivå av automatiserad kontroll över funktioner som acceleration, bromsning och styrning. Föraren har fortfarande den ultimata kontrollen över fordonet, och ett fordon på denna nivå kan inte köra sig själv utan en mänsklig förare.
Fordon som detta har vanligtvis ADAS som automatisk bromsning, adaptiv farthållare och någon typ av filhållningssystem.
Nivå 3: Villkorlig automatisering
Fordon på den här nivån inkluderar en ADS, så de är tekniskt autonoma. Dessa bilar kan navigera från en plats till en annan, identifiera faror och reagera på dem. Närvaron av en mänsklig förare krävs fortfarande i en nödsituation, och föraren måste vara uppmärksam och redo att ta kontroll.
Varje system i fordon på den här nivån måste automatiseras, och dessa bilar kräver också en omfattande artificiell intelligenskapacitet för att fungera säkert utan input från en mänsklig förare.
Nivå 4: Hög automation
På den här nivån är ett fordon helautomatiskt. Den kan säkert navigera från en plats till en annan under de flesta förhållanden. Under vissa förhållanden och under vissa omständigheter kan bilen fortfarande kräva mänsklig insats.
Den här typen av autonom bil är tekniskt kapabel att fungera utan närvaro av en mänsklig operatör, men alternativet för en mänsklig operatör att ta kontrollen kan inkluderas.
Nivå 5: Full Automation
Fordon på denna nivå av automatisering är verkligen autonoma och kan köras utan förar under alla körförhållanden. Beroende på designen kan en mänsklig förare ha möjlighet att ta manuell kontroll, men dessa typer av fordon är utformade för att inte kräva den typen av ingrepp.
Vilka är fördelarna med autonoma bilar?
Den främsta fördelen med autonoma bilar, och drivkraften bakom utvecklingen av autonoma bilar, är säkerheten. Enligt NHTSA orsakas mer än 90 procent av alla allvarliga krascher av enkla mänskliga misstag. Grundtanken är att om det mänskliga elementet kunde avlägsnas helt från ekvationen, skulle många liv kunna räddas.
Förutom de stora förluster av människoliv som orsakas av motorfordonsolyckor varje år, har dessa händelser en lika stor ekonomisk påverkan. Enligt NHTSA kostar olyckor hundratals miljarder dollar varje år i minskad arbetsplatsaktivitet, skador och förlorad ekonomisk aktivitet.
Den mer praktiska fördelen med autonoma bilar är att de potentiellt kan minska trafikstockningarna genom att fungera mer effektivt. Det kan resultera i kortare pendlingstider för många förare. Dessutom skulle förarna kunna använda sin pendlingstid för att läsa, ta reda på nyheterna, förbereda sig för jobbet eller ägna sig åt andra produktiva uppgifter.
En annan fördel som autonoma bilar skulle kunna ge är ökad rörlighet för äldre och funktionshindrade. Eftersom dessa fordon kan fungera helt autonomt kan de köras säkert av personer med nedsatt syn och reaktionstider, och även tillstånd som quadriplegi som norm alt skulle göra det mycket svårt eller omöjligt att köra ett motorfordon på ett säkert sätt.
Med möjligheten att ta sig till jobbet, boka tider eller till och med handla matvaror kan ett stort antal äldre och funktionshindrade personer kunna upprätthålla en mycket högre nivå av självständighet än vad som skulle vara möjligt utan tillgång till en förarlös bil.
Problemet med de flesta av dessa förmåner är att automatiserade bilar bara förmedlar det fulla värdet av förmånen när det finns tillräckligt många av dessa fordon på vägen.
Till exempel kan autonoma bilar bara ta bort det mänskliga elementet från olyckor när det inte finns några mänskliga förare på vägen. På samma sätt skulle autonoma bilar bara kunna minska trafikstockningarna om de flesta fordon på vägen är förarlösa.
Tills autonoma bilar blir det nya normala, är den främsta fördelen med att använda en i huvudsak en bekvämlighetsfaktor, med viss hänsyn till säkerheten.
