От cамоходных мин первой мировой до Tesla: как развивались беспилотные автомобили

Нет точных данных, когда именно появились первые автоматизированные транспортные средства, известно лишь, что изначально все разработки создавались для военных целей. В начале XX века начали разрабатывать первые беспилотные летательные аппараты. К ним можно отнести первого дрона, созданного Арчибальдом Лоу. Прототип представлял собой беспилотный самолет на радиоуправлении.  Во время Первой мировой войны уже применялись воздушные торпеды и самоходные немецкие мины, внешне похожие на маленькие танки.

В итоге, до второй половины XX века все разработки в этой области носили скорее экспериментальный характер, и так или иначе, не управлялись без непосредственного участия человека. Беспилотные автомобили, как и самолеты с функцией автопилота прошли долгий путь от обычных моделей на дистанционном управлении, до полностью автономных транспортных средств. 

Первые эксперименты

Первые исследования в области автономных автомобилей датируются 1961 годом. Именно тогда студент Стэнфордского университета Джеймс Адамс в рамках своей научной работы создал прототип самоуправляемой тележки, которая в дальнейшем стала известна, как «Стэнфордская тележка». Первый прототип управлялся с помощью сигнала, передаваемого через кабель. Несколько лет спустя на вторую модель тележки Адамс установил систему радиоуправления.

В начале 1970-х годов известный физик и математик Джон Маккарти усовершенствовал «Стэнфордскую тележку», оснастив её системой технического зрения, с помощью которого она могла двигаться, ориентируясь на белую линию. Маккарти также установил на тележку несколько камер, радар и четыре канала по сбору информации о дорожно транспортной обстановке. Более того, им была предпринята попытка создать первую модель трехмерной картографической проекции.

По сообщениям независимых экспертов первый полностью автономный автомобиль был создан группой немецких ученных во главе с пионером робототехники Эрнстом Дикмансом в 1980 году. 

По данному проекту Дикмансом было опубликовано несколько научных работ, в которых детально описывались все технологии, применяемые в робомобиле. К ним можно отнести так называемый фильтр Калмана, имитацию саккадического движения глаз и механизмы параллельных вычислений. В некотором смысле эти технологии представляли собой модель машинного обучения, способную качественно оценивать всю окружающую обстановку.

На базе разработок Дикманса с 1987 по 1995 г. существовал проект «Прометей», направленный на создание и совершенствование беспилотных автомобилей. В «Прометей» было вложено более $1 млрд., что сделало его самым дорогостоящим проектом в этой сфере. За 8 лет было создано несколько десятков автомобилей, но, пожалуй, самым успешным, стал прототип под названием «VAmp». Робомобиль на базе Mercedes оборудованный технологиями Дикманса  в 1994 году сумел самостоятельно проехать несколько десятков километров по улицам Парижа и его окрестностей, достигая скорости 130 км/ч. VAmp самостоятельно поворачивал, перестраивался и даже обгонял другие автомобили.

В начале 2000-х годов существенный толчок в развитии беспилотной техники дал прорыв в области искусственного интеллекта, нейронных сетей и машинного обучения. В 2004 году прошло первое соревнование с участием беспилотных автомобилей DARPA Grand Challenge, ну а дальше начались активные разработки многих крупных компаний. На начальных парах  наибольших успехов добились в Google.

Робомобили Google и новая эпоха

В 2010 году компания Google протестировала свои первые беспилотные автомобили на базе Toyota. Система управления включала в себя сервис Google Street View, видеокамеры, лидар, радары, а также датчик, подключенный к одному из задних колес для определения позиции автомобиля на карте. В реальных условиях автомобиль сумел автономно проехать более 1600 километров.

На сегодняшний день робомобили Google самостоятельно преодолели уже более миллиона километров на различных трассах. Однако, несмотря на многие преимущества, робомобили Google также имеют и существенные недостатки, которые, по сути, не дают ему шанса войти в массовое производство. Беспилотники Google не могут передвигаться под сильным дождем, в условиях заснеженной местности, распознавать временные сигналы светофоров и парковаться.

После Google на рынок беспилотных автомобилей вошли сразу же несколько крупных компаний.  Вначале свои первые прототипы продемонстрировали Audi, Toyota и Volkswagen. После этого, в 2013 году первые модели беспилотников были выпущены компаниями Nissan, Volvo и Honda. При этом каждый производитель старался создать собственную технологию автономного движения, но по факту, все они являлись усовершенствованными версиями двадцатилетней давности, в основе которых в большой степени лежат разработки Эрнста Дикманса. Каждая из компаний обещала выпустить серийный беспилотный автомобиль уже к 2016-2017 году, но как мы можем наблюдать, пока эта тенденция не сильно развивается. В настоящее время наиболее крупными игроками в этой сфере являются компании General Motors, Volkswagen, Audi, BMW, Volvo, Nissan, Google, Tesla Motors и другие. Большинство разработок в этой области по традиции ведутся учеными на базе Стэнфордского университета.

Итоги и перспективы

Как можно заметить, большинство технологий, применяемых в современных беспилотных автомобилях (радары, лидары, различные датчики, системы спутниковой навигации, бортовые компьютеры, технологии машинного обучения и т.д.), были созданы еще в прошлом веке. Тогда назревает простой вопрос: «почему беспилотные транспортные средства еще массово не вошли в нашу жизнь?». Во-первых, для того чтобы робомобиль научился делать все то, на что способен профессиональный водитель, ему нужно научиться обрабатывать огромные потоки информации и самое главное правильно ее воспринимать, и обрабатывать в сложной дорожной обстановке. На помощь этой проблемы пришли технологии больших данных, с помощью которых робомобиль может получать, обрабатывать и передавать актуальную информации другим участникам дорожного движения.

Во-вторых, для нормального функционирования беспилотного транспорта требуется существенно усовершенствовать дорожную инфраструктуру, а это многомиллионные затраты. Кроме того, актуальными остаются проблемы надежности таких автомобилей, а также ответственность за нанесение ущерба. Но, несмотря на все сложности, связанные с внедрением подобных инноваций, существует одно большое преимущество автономного транспорта, которое оправдывает все усилия и затраты на разработки — это минимизация дорожно-транспортных происшествий. Согласно исследованиям, если бы число беспилотных автомобилей составило хотя бы 20% от всего мирового автопарка, то ежегодно удалось бы сохранить десятки тысяч человеческих жизней.

Для тех, кто хочет знать больше

• Десять технологий, изменивших это десятилетие
• 20 фактов, которые нельзя было предсказать 10 лет назад
• Как 3D-принтеры меняют нашу жизнь
• Пять технологических прорывов, которые перенесут нас в будущее
• Жизнь на колесах: 10 полезных гаджетов для автомобилистов
• 10 гаджетов, которые сделают ваш дом "умным"
• Победа AlphaGo. Как жить дальше с искусственным интеллектом?
• 12 книг с историями великих IT-компаний