Autonomiset autot ovat itseohjautuvia ajoneuvoja, jotka voivat toimia minimaalisella tai jopa nollalla ihmisen panoksella. Nämä ajoneuvot käyttävät tekoälyä (AI) ja olemassa olevia autoteknologioita, kuten mukautuvaa vakionopeudensäädintä, automatisoidakseen ajokokemuksen. Itseohjautuvien ajoneuvojen monimutkaisuus vaihtelee perusjärjestelmistä, joita ihmiskuljettajan on jatkuvasti valvottava, järjestelmiin, jotka pystyvät toimimaan kaikissa olosuhteissa ja ilman ihmiselementtejä. Waymon kaltaisilla yrityksillä on jo itsenäisiä autoja liikenteessä, ja autonvalmistajat, kuten Tesla, Ford, GM ja muut, ovat kaikki kehittäneet omia autonomisia ajoneuvoteknologioitaan, kuten Tesla Autopilot, Argo AI ja GM Cruise.
Miten autonomiset autot toimivat?
Autonomiset autot käyttävät tekoälyn ja ajoneuvojärjestelmien yhdistelmää, joka perustuu olemassa oleviin Advanced Driver Assistance Systems (ADAS) -järjestelmiin, luodakseen jotain, joka tunnetaan nimellä Automated Driver System (ADS). Autonomisen auton ytimessä oleva tekoäly ottaa syötteitä erilaisista ajoneuvoon rakennetuista antureista ja käyttää sitä luodakseen kuvan ulkomaailmasta. Tämän valokuvan, alueen kartan ja GPS (Global Positioning Satellite) -tietojen avulla autonominen ajoneuvo voi turvallisesti kartoittaa kurssin ympäristönsä läpi. Tekoäly käyttää pisteestä toiseen siirtymiseen ajoneuvojärjestelmiä, kuten drive-by-wire elektronisia kaasu-, jarru- ja ohjaussäätimiä. Kun ajoneuvon anturit, jotka voivat sisältää kaikkea tutkasta lasereihin, havaitsevat kohteen, kuten jalankulkijan tai muun ajoneuvon, tekoäly on suunniteltu ryhtymään välittömiin korjaaviin toimiin onnettomuuden ehkäisemiseksi. Täyden tekoälyohjauksen lisäksi autonomiset autot suunnitellaan yleensä siten, että niissä on täysi kuljettajan hallintamahdollisuus. Tällaisissa ajoneuvoissa ADS toimii erittäin edistyneenä vakionopeudensäätimenä, jossa kuljettaja voi ottaa sen hallintaansa tai luovuttaa sen milloin tahansa. Jotkut autonomiset autot on suunniteltu toimimaan ilman ihmisen puuttumista, vaikka itseohjautuvien autojen laillisuus vaihtelee paikasta toiseen.
Tärkeimmät tekniikat, jotka mahdollistavat auton ajamisen itse
Jotta auto voisi ajaa itse, sen on hyödynnettävä useita tekniikoita, jotka ovat olleet ajoneuvoissamme vuosia ja joissain tapauksissa jopa vuosikymmeniä. Auton on ylläpidettävä elektronista ohjausta jokaisessa järjestelmässä moottorista ja voimansiirrosta jarruihin, ja se tarvitsee jonkinlaista tekoälyä yhdistääkseen kaiken.
Suurin osa autonomisissa autoissa käytetyistä teknologioista tunnetaan edistyneinä kuljettajaa avustavina järjestelminä, koska ne on suunniteltu tekemään ajokokemuksesta mukavampaa ja vähemmän vaarallista. Tässä on joitain avainteknologioita, jotka tukevat autonomisia ajoneuvoja:
- Tekoäly: Autonomiset autot eivät olisi mahdollisia ilman tekoälyä. Näitä ajoneuvoja ohjaavat tekoälyohjelmat, jotka on kehitetty ja koulutettu koneoppimisen avulla, jotta ne pystyvät lukemaan tietoja ajoneuvoon rakennetuista eri antureista ja määrittämään sitten sopivimman toimenpiteen tietyssä tilanteessa.
- Drive-by-wire: Nämä järjestelmät ovat olleet yleisissä ajoneuvoissa jo vuosia ja ne korvaavat periaatteessa mekaaniset liitännät sähköliitännöillä ja ohjaimilla. Tämä tekee sisäänrakennetun tekoälyn paljon helpommaksi ohjata jokaista yksittäistä järjestelmää, kuten ohjausta, kiihdytystä ja jarrutusta.
- Kaistanpito: Nämä järjestelmät suunniteltiin alun perin auttamaan ihmiskuljettajia välttämään ajautumista pois kaistaltaan liikenteessä, mutta autonomiset ajoneuvot käyttävät monia samantyyppisiä antureita ja tekniikoita.
- Automaattinen jarrutus: Tämä oli alun perin suunniteltu estämään onnettomuudet jarruttamalla automaattisesti tilanteissa, joissa kuljettaja on liian hidas toimimaan. Autonomiset autot käyttävät samanlaista tekniikkaa paljon laajemmassa mittakaavassa.
- Mukautuva vakionopeudensäädin: Tämä on toinen järjestelmä, joka on alun perin suunniteltu auttamaan kuljettajia, tässä tapauksessa lisäämällä ja vähentämällä dynaamisesti nopeutta suhteessa ympäröivään liikenteeseen. Autonomisten autojen on suoritettava sama perustehtävä kaiken muun lisäksi, jonka kuljettaja tavallisesti tekisi.
Autonomian tutkinnot: Voivatko autonomiset autot todella olla kuljettamattomia?
Autonomisten autojen kehitys oli hidasta edistystä, ei kytkin, jonka joku päätti jonakin päivänä kääntää. Se alkoi 1950-luvulla joillakin ensimmäisistä turvallisuus- ja käyttömukavuusominaisuuksista, joista tuli yleisiä ajan myötä, kuten lukkiutumattomat jarrut ja vakionopeudensäädin, ja kiihtyi 2000-luvulla ADAS-järjestelmällä, kuten mukautuva vakionopeudensäädin ja automaattinen jarrutus. Koska autonomiset autot ovat käyneet läpi niin hitaan ja asteittain kasvavan prosessin, Association of Automotive Engineers (SAE) on kehittänyt viisitasoisen automaatioasteikon. Tämä asteikko kuvaa kaikkea eilisestä täysin manuaalisista ajoneuvoista sellaisiin täysin automatisoituihin ajoneuvoihin, joita odotetaan ilmestyvän esittelytilojen kerroksiin ja moottoriteille vuoteen 2020 mennessä. Nämä ovat automaatiotasot, jotka ajoneuvossa voi olla:
Taso 0: Ei automaatiota
Nämä ovat perinteisiä ajoneuvoja, jotka vaativat jatkuvaa panosta kuljettajalta toimiakseen. Näissä ajoneuvoissa ei edes ole ominaisuuksia, kuten lukkiutumattomia jarruja tai vakionopeudensäädintä.
Taso 1: Kuljettajan apu
Nämä ajoneuvot ovat edelleen täysin kuljettajavetoisia, mutta niissä on joitain yleisiä kuljettajaa avustavia järjestelmiä. Tämän tason ajoneuvossa on yleensä perustoiminnot, kuten vakionopeudensäädin.
Taso 2: Osaautomaatio
Tässä vaiheessa autoille annetaan tietty automaattinen hallinta toimintoihin, kuten kiihdytykseen, jarrutukseen ja ohjaukseen. Kuljettaja hallitsee edelleen ajoneuvoa, eikä tällä tasolla oleva ajoneuvo voi ajaa itse ilman ihmiskuljettajaa. Tällaisissa ajoneuvoissa on yleensä ADAS, kuten automaattinen jarrutus, mukautuva vakionopeussäädin ja jonkinlainen kaistanpitojärjestelmä.
Taso 3: Ehdollinen automaatio
Tämän tason ajoneuvoissa on ADS, joten ne ovat teknisesti itsenäisiä. Nämä autot pystyvät navigoimaan paikasta toiseen, tunnistamaan vaarat ja reagoimaan niihin. Ihmiskuljettajan läsnäolo vaaditaan edelleen hätätilanteessa, ja kuljettajan on pysyttävä valppaana ja valmiina ottamaan hallintaansa. Kaikki tämän tason ajoneuvojen järjestelmät on automatisoitava, ja nämä autot vaativat myös laajan tekoälyn toimiakseen turvallisesti ilman ihmiskuljettajan väliintuloa.
Taso 4: Korkea automaatio
Tällä tasolla ajoneuvo on täysin automatisoitu. Se pystyy navigoimaan turvallisesti paikasta toiseen useimmissa olosuhteissa. Tietyissä olosuhteissa ja tietyissä olosuhteissa auto saattaa silti vaatia ihmisen panosta. Tämän tyyppinen autonominen auto pystyy teknisesti toimimaan ilman ihmisen läsnäoloa, mutta siihen voidaan sisällyttää mahdollisuus, että ihminen ottaa ohjat käsiinsä.
Taso 5: Täysi automaatio
Tämän tason automaatioautot ovat todella autonomisia ja voivat toimia ilman kuljettajaa kaikissa ajo-olosuhteissa. Suunnittelusta riippuen ihmiskäyttäjällä voi olla mahdollisuus ottaa käsikäyttö käyttöön, mutta tämäntyyppiset ajoneuvot on suunniteltu niin, että ne eivät vaadi tällaista toimenpiteitä.
Mitkä ovat autonomisten autojen edut?
Itseajavien autojen tärkein etu ja itseohjautuvien autojen kehityksen liikkeellepaneva voima on turvallisuus. NHTSA:n mukaan yli 90 prosenttia kaikista vakavista onnettomuuksista johtuu yksinkertaisesta inhimillisestä virheestä. Perusajatuksena on, että jos ihmiselementti voitaisiin poistaa kokonaan yhtälöstä, voitaisiin pelastaa monia ihmishenkiä. Moottoriajoneuvo-onnettomuuksissa vuosittain aiheuttamien suurien ihmishenkien menetysten lisäksi näillä tapahtumilla on yhtä merkittävä taloudellinen vaikutus. NHTSA:n mukaan onnettomuudet maksavat satoja miljardeja dollareita vuosittain työpaikkojen toiminnan vähenemisen, vahingon ja taloudellisen toiminnan menettämisen vuoksi. Autonomisten autojen käytännöllisempi hyöty on, että ne voivat mahdollisesti vähentää liikenneruuhkia toimimalla tehokkaammin. Tämä voi lyhentää matka-aikoja monille autoilijoille. Lisäksi kuljettajat voisivat käyttää matka-aikansa lukemiseen, uutisten seuraamiseen, työhön valmistautumiseen tai muihin tuottaviin tehtäviin. Toinen hyöty, jonka autonomiset autot voivat tarjota, on vanhusten ja vammaisten parempi liikkuvuus. Koska nämä ajoneuvot voivat toimia täysin itsenäisesti, niitä voivat turvallisesti ajaa henkilöt, joilla on heikentynyt näkö- ja reagointikyky tai jopa sellaiset olosuhteet, kuten quadriplegia, jotka tavallisesti tekevät moottoriajoneuvon turvallisesta ajamisesta erittäin vaikeaa tai mahdotonta. Kykyllä käydä töissä, varata tapaamisia tai jopa ajaa asioita, suuri joukko vanhuksia ja vammaisia pystyisi säilyttämään paljon suuremman autonomian kuin ilman kuljettajaa olevaa autoa. Useimpien näiden etujen ongelmana on, että automatisoidut autot tuottavat hyödyn täyden arvon vain, jos näitä ajoneuvoja on riittävästi tiellä. Esimerkiksi itseajavat autot voivat poistaa ihmiselementin onnettomuuksista vain, jos tiellä ei ole ihmiskuljettajia. Vastaavasti autonomiset autot voisivat vähentää liikenneruuhkia vain, jos useimmat tiellä liikkuvat ajoneuvot ovat ilman kuljettajaa. Kunnes autonomisista autoista tulee uusi normi, niiden käytön tärkein etu on ensisijaisesti mukavuustekijä, johon liittyy myös turvallisuus.