خودرو های بدون راننده؛ ترسناک یا لذت بخش؟!

به گزارش تین نیوز، اصطلاح خودران (Self-Driving) و خودمختار (Autonomous) هر دو درمورد تکنولوژی ماشین های خودران مورد استفاده قرار می گیرد البته واژه خودمختار کلی تر است و واژه خودران بیشتر مربوط به وسیله نقلیه ای است که به صورت خودکار رانندگی می کند.

سیستم هدایت خودکار تسلا Tesla Autopilot تا الان از برجسته ترین فناوری خودروهای خودران بوده که به مرحله عملیاتی رسیده و طی سالهای گذشته توانسته برای ۲ میلیارد مایل (معادل۳ میلیارد و ۲۱۸ میلیون و ۶۸۸ هزار کیلومتر) مورد استفاده قرار بگیرد.

ماشین های خودران چگونه کار می کنند؟

ماشین های خودران به کمک مجموعه ای از سخت افزارها و نرم افزارها و بدون نیاز به دخالت انسان، هدایت وسیله نقلیه را برعهده می گیرند؛ سخت افزارها داده ها را جمع آوری کرده و نرم افزارها، آنها را تحلیل، ساماندهی و اجرایی می کنند و در بخش نرم افزاری، داده های ورودی معمولا با الگوریتم های یادگیری ماشین یا کدهای برنامه نویسی پیچیده، پردازش شده و با دنیای واقعی مطابقت داده می شوند. در اصل هرچه ماشین های خودران بیشتر رانندگی کنند، بیشتر اطلاعات جمع آوری می کنند و هرچه بیشتر اطلاعات جمع آوری کنند، الگوریتم های سیستم هدایت خودکار بهتر عمل می کنند.

آمازون، بزرگ ترین خرده فروشی آنلاین در ایالات متحده آمریکا در حال حاضر بیش از ۱۰۰ هزار سیستم رباتیک در عملیات لجستیک خود دارد که بسیاری از آن ها کاملا مستقل هستند یا وقتی سوار هواپیما می شویم، بیشتر هواپیماها روی حالت هدایت خودکار قرار می گیرند تا خلبان و کمک خلبان بتوانند روی کارهایی مثل بررسی وضعیت ارتباطی و ناوبری تمرکز کنند.

سطوح مختلف خودروهای خودران

اگرچه سیستم های کمک راننده پیشرفته (ADAS) در سال های اخیر توانسته با عملکردهای ایمنی مانند هشدارهای قبل از برخورد، کمک فرمان، سیستم ترمز خودکار و سیستم تنظیم سرعت خودکار، کمک های زیادی به رانندگان کند؛ اما خودروهای خودران با رفع کامل نیاز به راننده، این فناوری را به سطح بالاتری رسانده است. انجمن مهندسان خودرو (SAE) برای رانندگی خودمختار یا خودران، ۶ سطح مختلف تعریف کرده که از سطح صفر (کاملا دستی) تا سطح ۵ (کاملا مستقل) هستند. این سطوح توسط وزارت حمل و نقل ایالات متحده به تصویب رسیده است.

سطح صفر (کاملا دستی) : تقریبا در حال حاضر اکثر خودروهای دنیا و البته ۱۰۰درصد خودروها در ایران، به صورت دستی کنترل می شوند. اگرچه در ماشین های پیشرفته تر سیستم هایی برای کمک به راننده مثل سیستم ترمز اضطراری وجود دارد؛ اما از آنجایی که به طور فنی، این سیستم ها خودرو را هدایت نمی کنند، نمی شود اسم خودران روی آن ها گذاشت.

 سطح یک (کمک راننده) : این سطح، پایین ترین سطح خودرانی یک اتومبیل است. این خودرو از یک سیستم خودکار مانند فرمان یا شتاب (کنترل سرعت) برای کمک به راننده استفاده می کند. کروز کنترل تطبیقی، جایی که وسیله نقلیه را می توان در فاصله ایمنی پشت ماشین بعدی نگه داشت، به عنوان سطح یک شناخته می شود؛ زیرا خود انسان، بقیه بخش ها مثل فرمان و ترمز را کنترل می کند.

سطح دو (سیستم خودران جزئی): سیستم های کمک راننده پیشرفته (ADAS) در وسایل نقلیه سطح دو قرار دارند. خودرو سطح دو می تواند فرمان، افزایش یا کاهش سرعت و شتاب اتومبیل را کنترل کند. البته مدت زمان هدایت خودکار این اتومبیل ها کوتاه و محدود است، چراکه راننده پشت فرمان نشسته و هر لحظه می تواند هدایت ماشین را به دست بگیرد. سیستم هدایت خودکار تسلا و سیستم سوپرکروز کادیلاک (جنرال موتورز)، هر دو می توانند در این سطح قرار بگیرند.

سطح سه (سیستم خودران مشروط): خودروهایی که در سطح ۳ قرار می گیرند قابلیت تشخیص محیط را دارند و می توانند براساس شرایط محیطی، تصمیمات آگاهانه بگیرند. اما همچنان به نظارت راننده انسان نیاز دارند چون اگر سیستم آماده تشخیص شرایط محیط و تصمیم گیری نباشد، راننده باید کاملا هوشیار و آماده به دست گرفتن کنترل باشد.

سال ۲۰۱۹ شرکت آئودی ( فولکس واگن ) اعلام کرد که نسل بعدی A۸L  با قابلیت Traffic Jam Pilot اولین خودرو تولید سطح ۳ در جهان خواهد بود و همین طور هم شد. اگرچه با تغییر قانون ایالت متحده آمریکا این خودرو در آمریکا بدون تجهیزات سخت افزاری و نرم افزاری فروخته می شود و در سطح ۲ قرار می گیرد؛ اما در آلمان آئودی A۸L با قابلیت های کامل Traffic Jam Pilot یک خودرو سطح ۳ به حساب می آید.

سطح چهار (سیستم خودران سطح بالا) : تفاوت اصلی خودروهای سطح ۳ و ۴ در این است که اگر در این خودروها خطای سیستمی اتفاق بیفتد یا چیزی خراب شود، خودرو می تواند به صورت مستقل و بدون نیاز به انسان، در تصمیم گیری های بعدی مداخله کند. این خودروها در اغلب مواقع به کمک انسان نیازی ندارند اما همچنان این گزینه وجود دارد که راننده خودش کنترل وسیله نقلیه را برعهده بگیرد.

خودروهای سطح ۴ می توانند هدایت کامل رانندگی خودکار را برعهده بگیرند اما تازمانی که قوانین و زیرساخت های رانندگی برای این خودروها تکمیل نشده، فقط در محدوده های تعیین شده این امکان را دارند. شرکت های مختلفی مثل Volvo و Baidu به تازگی اعلام کردند برای توسعه خودروهای سطح ۴ همکاری خواهند کرد.

سطح پنج (خودروهای کاملا خودران) : خودروهای سطح ۵ همان چیزی است که در فیلم های علمی تخیلی می بینیم. خودروهای این سطح اصلا نیازی به راننده ندارند و تمامی سرنشینان خودرو حکم مسافر را خواهند داشت، چرا که اصلا فرمان و پدالی برای کنترل وسیله نقلیه وجود ندارد و تنها چیزی که نیاز دارند، آدرس مقصد است. خودروهای سطح ۵ در بعضی نقاط جهان در حال آزمایش هستند و هنوز هیچ کدام به فاز عملیاتی نزدیک نشده اند.

تکنولوژی های درون یک ماشین خودران

طبق اطلاعات وب سایت اپراتور‌‌ دوم تلفن همراه، ماشین های خودران تکنولوژی های قابل توجهی در خود دارند. سخت افزارها تقریبا ثابت شده اند و به ندرت ممکن است با یک سخت افزار جدیدتر جایگزین شوند اما نرم افزارها در ماشین های خودران دائما در حال تغییر و به روزرسانی هستند. بعضی از این فناوری ها عبارت اند از:

دوربین ها(Cameras): کاربرد دوربین در یک ماشین خودران برای ردیابی مواردی مانند خطوط در بزرگراه ، علائم و تابلوهای راهنمایی رانندگی و چراغ راهنما است. بعضی از توسعه دهندگان بر این باورند که با داشتن دید بهتر ماشین، می توانند با استفاده از دوربین ها همه چیز را شناسایی کرده و متناسب با آن عمل کنند. حتی « ایلان ماسک » اعلام کرده «دوربین ها تنها تکنولوژی سخت افزاری مورد نیاز ماشین های خودران است و ما تنها به الگوریتم های بیشتری نیاز داریم تا بتوانیم تصاویر دریافتی را کاملا درک کنیم». خودروهای تسلا، ۸ دوربین خارجی دارند که به درک بهتر آنها از محیط اطراف کمک می کند.

رادار (Radar): رادارها از اواخر دهه ۹۰ میلادی به طور منظم در خودروها حضور دارند. رادارها امواج رادیویی را به محیط اطراف پرتاب می کنند تا محیط اطراف خود را درک کنند. عملکرد رادارها در تشخیص اشیاء به خصوص اشیا فلزی بزرگ بسیار قابل قبول است و شرایط بد آب و هوا مثل مه، باران یا برف تاثیری در عملکرد آن ها ندارد.

لایدار (LiDAR): سنسورهای لایدار، همان چیزی است که بالای ماشین های خودران می چرخد. این سنسورها با شلیک پرتوهای نور به محیط اطراف و دریافت بازخورد، یک نقشه سه بعدی بسیار دقیق از محیط اطراف تهیه می کنند. سنسورهای لایدار در مقایسه با رادارها از وضوح بسیار بالایی برخوردار هستند اما به دلیل وابستگی به نور، در محیط های تاریک به مشکل می خورند.

سنسور های دیگر: ماشین های خودران همچنان از ردیابی سنتی GPS ، همراه با سنسورهای اولتراسونیک و سنسورهای اینرسی استفاده می کنند تا تصویر کاملی از آنچه که ماشین انجام می دهد و آنچه در اطرافش اتفاق می افتد، به دست آورند. چون در حوزه فناوری رانندگی خودکار، هرچه اطلاعات بیشتری جمع آوری شود، بهتر است.

پردازشگر: همه ماشین های خودران و تقریبا همه ماشین های مدرن، برای پردازش زمان واقعی اتفاقات مربوط به وسیله نقلیه، به یک کامپیوتر و پردازنده داخلی نیاز دارند. قدرت پردازش اتومبیل های خودران باید بالاتر از توان CPU های سنتی باشد به همین دلیل آنها از واحد پردازش های گرافیکی GPU هم برای انجام محاسبات خود استفاده می کنند.

با این حال برای محاسبات این حجم عظیم از داده های دریافتی در کسری از ثانیه و تحلیل همان داده ها و تصمیم گیری در همان کسر از ثانیه، CPU و GPU توانایی انجام این محاسبات را ندارند. اینجاست که واحد پردازش عصبی وارد می شود، به همین دلیل هم تسلا تراشه شتاب دهنده عصبی NNA را معرفی کرده است که قدرت پردازش فوق العاده بالایی دارند و قادر به پردازش تصاویر دریافتی در لحظه هستند. قطعا مدتی طول می کشد تا شاهد خودروهای خودران سطح ۵ در جاده ها باشیم، اما در حال حاضر، تولید اتومبیل های خودران سطح ۲ به یک امر عادی تبدیل شده است و به زودی هم شاهد تولید انبوه خودروهای سطح های بعدی و توسعه سیستم حمل و نقل هوشمند خواهیم بود.

آسیب پذیری خودروهای خودران در برابر هکرها

طی سال های گذشته، کارشناسان امنیتی آمریکایی با انتشار گزارشی هشدار دادند هکرها خطر واقعی برای خودروهای خودران ایجاد می کنند. طبق اعلام دو شرکت میژن سکیور و پرون روبوتیک، مانند خودروهای متصل و سیستم های مولتی مدیای داخلی آنها، فناوری خودروهای خودران آنها را در برابر حملات هکرها آسیب پذیر می سازد. یک هکر هم مدعی شده بود به سیستم های الکترونیکی یک جت آمریکایی که سرنشین آن بوده نفوذ کرده و مسیر آن را تغییر داده است. وی گفته بود این کار را با استفاده از سیستم وای فای داخل پرواز انجام داده است.  

این دو شرکت امنیتی با همکاری دانشگاه ویرجینیا و پنتاگون تستهایی را انجام داده اند که نشان می دهد نفوذ و مختل کردن سیستم های مولتی سنسور امکان پذیر است. یکی از آزمایشات انجام گرفته تغییر نحوه واکنش خودرو در برابر یک مانع پیش رو بود. طبق سناریوی حمله که از سوی کارشناسان مطرح شده است، در این وضعیت خودرو به جای ترمز کردن سرعت می گیرد و با سرعت بالا به مانع برخورد می کند که باعث آسیب دیدن خودرو و به خطر افتادن زندگی سرنشینانش می شود. بنابراین اگر حمله ای انجام بگیرد تولیدکنندگان خودرو قادر نخواهند بود سریعا به جمع آوری و تجزیه و تحلیل اطلاعات بپردازند تا از خودروها در برابر حملات جدید بعدی حفاظت بیشتری صورت دهند؛ به گفته این کارشناسان، هکرها می توانند از طریق اتصالات بی سیم به سیستم خودروهای خودران نفوذ کنند.

اصلی ترین مانع توسعه فناوری خودران چیست؟

طبق این گزارش طی سال های گذشته گفته شده بود خودروسازان ژاپنی برای طراحی فناوری خودران از یک سو باید مردم را نسبت به ایمن بودن خودروهای خودران متقاعد کنند و از سوی دیگر به حل بزرگترین تهدید امنیتی متوجه این خودروها که استفاده انسانی از آنهاست، بپردازند. درواقع تویوتا، نیسان و هوندا قصد داشتند خودروهای خودران را  روانه بزرگراه ها و خیابانهای شهر کنند که سه غول صنعت خودروی ژاپن در نمایشگاه خودروی توکیو مشتاق بودند پیشرفت هایی که تاکنون صورت پذیرفته است را نمایش دهند.

هدف مورد تاکید آنها که جلوگیری از تلفات جاده ای بود که قابل ستایش است اما از سوی دیگر این رقابت فناوری، بسیار سودآور محسوب می شود. طبق برآورد شرکت ای تی کرنی، ارزش بازار خودروهای خودران تا سال ۲۰۳۵ ممکن است به بیش از ۵۶۶ میلیارد دلار رشد کند. قابلیت هایی مانند ترمز اضطراری و دستگاه های محدودیت سرعت که فاصله میان خودروها را مورد سنجش قرار می دهند، در حال حاضر وجود دارند اما متقاعد کردن رانندگان به رها کردن فرمان خودرو کار بسیار دشواری خواهد بود.

به گفته مدیر برنامه ریزی نیسان، باید اطمینان حاصل شود مشتریان نحوه کار این خودروها را درک می کنند و این اعتماد را در آنها به وجود آوریم که هوش مصنوعی بکار رفته در خودروهای خودران نیسان تا حد ممکن مانند راننده عمل می کند اما خطاهای راننده انسانی را نخواهد داشت؛ همچنین یکی از مدیران تویوتا تأکید کرده بود، بدست آوردن اعتماد رانندگان اهمیت زیادی دارد زیرا بدون آن نمی توان پیش رفت و حتی اگر کاربر خودروی خودران نسبت به ایمنی برتر آن متقاعد شود، سایر رانندگان جاده هم باید احساس امنیت کنند.

اما ماجرا به اینجا ختم نمی شود و به دنبال تصادف مرگبار خودوروی تسلا نگرانی ها نسبت به فناوری خودران افزایش یافت. تصادف مرگبار یک خودروی "مدل اس" تسلا موتورز که در وضعیت اتوپایلوت قرار داشت، فشار بر مدیران صنعت خودرو و رگولاتورها به منظور اطمینان از ایمنی فناوری خودران را افزایش داد. دلیل تصادف "مدل اس" از سوی مقامات فدرال و ایالت فلوریدا همچنان تحت تحقیقات قرار دارد.

مقامات درصدد بودند دریابند آیا راننده "مدل اس ۲۰۱۵" پیش از اینکه زیر کامیون برود، توجه کافی به جلو داشته است. مدافعان رانندگی اتوماتیک به تحقیقاتی اشاره کردند که نشان می دهد عامل ۹۰ درصد از تصادفات، اشتباهات انسانی است اما سیستمها هم ممکن است دچار اشتباه شوند یا با وضعیتی روبرو شوند که برای واکنش به آنها طراحی نشده اند.