خودروهای بدون راننده: آیا پایان عصر رانندگی نزدیک است؟
معمولاً هر فناوری جدید در ابتدا مردم را می‌ترساند؛ حرکت خودروهای بدون راننده ممکن است یک فناوری ترسناک باشد، اما اکنون دنیا پر از سیستم‌های خودکار است که زندگی را آسان‌تر، ایمن‌تر و گاهی اوقات سرگرم‌کننده‌تر کرده‌اند.
واژه‌ی خودران (Self Driving) یا خودمختار (Autonomous) هر دو در فناوری خودروهای خودران استفاده می‌شوند؛ در واقع، اصطلاح خودران یک اصطلاح عمومی است که مشابه خودروهای اتوماتیک است.
تسلا اتوپایلوت یکی از محبوب‌ترین فناوری‌ها در خودروهای خودران است که به سطح عملیاتی رسیده و در طول سال بیش از ۲ میلیارد کیلومتر (معادل ۳۲۱۸۶۸۸۰۰۰ کیلومتر) مورد استفاده قرار گرفته است.
نحوه کارکرد ماشین‌های خودران
اتومبیل‌های خودران وسایل نقلیه را بدون کمک انسانی با استفاده از سخت‌افزار و نرم‌افزار کنترل می‌کنند. نرم‌افزاری که داده‌ها را جمع‌آوری می‌کند، و آنها را تجزیه و تحلیل و پردازش می‌کند، و اجزای نرم‌افزاری که داده‌های ورودی را پردازش می‌کنند، اغلب کارکردی مانند الگوریتم‌های یادگیری ماشین واقعی یا کد‌های برنامه‌نویسی پیچیده دارند. اساساً زمانی که از اتومبیل خودران بیشتر استفاده شود، میزان داده‌هایی که جمع‌آوری شده در سیستم‌های هدایتی این مدل از خودرو ها مؤثر است.
آمازون، بزرگترین خرده فروش آنلاین در ایالات متحده، در حال حاضر از بیش از ۱۰۰۰۰۰ سیستم رباتیک در عملیات لجستیکی خود استفاده می‌کند، که بسیاری از آنها کاملاً خودکار هستند، یا در مورد هواپیما‌ها، اکثر هواپیما‌ها به جای خلبانان و همراهان، با سیستم خلبان خودکار (Autopilot) کار می‌کنند. در این صورت خلبان می تواند روی چیز‌هایی مانند بررسی وضعیت ارتباط و ناوبری تمرکز کنند.
۵ سطح مختلف اتومبیل‌های خودران کدامند؟
اگرچه سیستم‌های پیشرفته کمک راننده (ADAS) در سال‌های اخیر با ویژگی‌های ایمنی مانند هشدار قبل از تصادف، کمک فرمان، سیستم‌های ترمز خودکار و سیستم‌های کروز خودکار، کمک زیادی به رانندگان کرده‌اند. با این حال خودروهای خودران با بی‌نیازی از راننده، این فناوری را به سطح بالاتری رسانده‌اند. انجمن مهندسین خودرو (SAE) شش سطح مختلف رانندگی خودران را از سطح ۰ (دستی) تا سطح ۵ (کاملاً خودمختار) تعریف کرده است. این مقررات توسط وزارت حمل و نقل ایالات متحده تأیید شده است.
سطح صفر (کاملاً دستی)
در حال حاضر اکثر خودروهای دنیا و در واقع ۱۰۰ درصد خودروهای ایرانی دستی هستند. اگرچه خودروها پیشرفته‌تری هستند که سیستم‌هایی را دارا می‌باشند، که به راننده کمک می‌کنند؛ مانند سیستم‌های ترمز اضطراری، اما از آنجایی که این روش‌ها از نظر فنی کارایی در کنترل و هدایت خودرو ندارند، نمی‌توان آنها را به طور مستقل فراخوانی کرد و خودران نامید.
سطح اول (دستیار راننده)
این سطح پایین‌ترین سطح رانندگی یک خودروی خودران است. معمولاً این خودروها از سیستم‌های اتوماتیکی همچون فرمان یا شتاب (کنترل سرعت) برای کمک به راننده استفاده می‌کنند. کروز کنترل تطبیقی، که توسط آن می‌توان خودرو را در فاصله‌ای مشخصف پشت خودروی بعدی قرار داد، در
اولیه این استاندارد قرار دارد. چراکه فرد راننده سایر موارد کنترل خودرو را اعم از ترمزگیری یا هدایت فرمان انجام می‌دهد.
سطح دو (سیستم خودران جزئی)
سیستم‌های پیشرفته کمک راننده (ADAS) در خودروهای سطح ۲ یافت می‌شود. این مدل از خودروها توانایی کنترل فرمان و زیاد و کم کردن سرعت شتاب ماشین را دارا هستند. در واقع زمان هدایت خودکار این خودروها کوتاه و محدود است، زیرا راننده‌ای که پشت فرمان می‌نشیند، می تواند خودرو را در هر زمان دلخواه تحویل بگیرد. سیستم خودران تسلا و سیستم سوپرکروز کادیلاک (جنرال موتورز) را می‌توان در این سطح یافت.
سطح سه (سیستم خودران مشروط)
وسایل نقلیه سطح ۳ می‌توانند وضعیت محیط را تشخیص دهند و بر اساس شرایط محیطی تصمیم‌گیری کنند. اما آنها همچنان به نظارت یک راننده انسانی نیاز دارند، زیرا اگر سیستم برای شناخت محیط و تصمیم‌گیری آماده نباشد، راننده باید کاملاً بر روی رانندگی متمرکز باشد.
در سال ۲۰۱۹ میلادی کمپانی آئودی (فولکس واگن) اعلام کرد A۸L با قابلیت Traffic Jam Pilotنسل بعدی اتومبیل‌های خودران (یعنی نسل سوم) است. با وجود تغییر در قوانین ایالات متحده، این اتومبیل در ایالات متحده بدون تجهیزات سخت‌افزار و نرم‌افزار تنظیم شده و در سطح ۲ معامله می‌شود، اما در آلمان، آئودی A۸L با ترافیک پایلوت خود یک خودرو سطح ۳ در نظر گرفته می‌شود.
سطح چهار (سیستم خودران سطح بالا)
تفاوت اصلی بین وسایل نقلیه سطح ۳ و سطح ۴ این است که اگر سیستم از کار بیفتد یا مشکلی در این وسایل نقلیه پیش بیاید، وسیله نقلیه می‌تواند بدون نیاز به تصمیم‌گیری دیگر توسط انسان، خود را هدایت کند. این خودروها در بیشتر مواقع نیازی به کمک انسانی ندارند، اما همچنان یک گزینه برای راننده وجود دارد که خودش ماشین را کنترل کند.
وسایل نقلیه سطح ۴ می‌توانند به طور خودکار رانندگی کنند، اما تا زمانی که قوانین رانندگی و تجهیزات برای این وسایل نقلیه آماده نشود، فقط در محدوده‌های انتخاب شده می‌پیمایند. شرکت‌هایی مانند ولوو و بایدو اخیراً اعلام کرده‌اند که در حال همکاری برای توسعه خودروی سطح ۴ هستند.
سطح پنج (خودروهای کاملاً خودران)
معمولاً ماشین‌های سطح ۵ را در فیلم‌های علمی تخیلی می‌بینیم. خودروهای این کلاس به هیچ وجه نیازی به راننده ندارند، همه افراد در خودرو در موقعیت سرنشین خواهند بود، زیرا هیچ فرمان یا پدالی برای کنترل خودرو وجود ندارد، تنها چیزی که نیاز دارند یک آدرس است. خودروهای سطح ۵
در نقاطی از جهان آزمایش می‌شوند و هیچ‌کدام از آنها هنوز تولید انبوه جهت استفاده نزدیک نشده‌اند.
بررسی تکنولوژی‌های نوظهور در خودروهای خودران
براساس اطلاعات ارائه شده، ماشین‌های خودران دارای فناوری مهمی هستند. سخت‌افزار‌های استفاده شده در این خودروها ثابت اند و به ندرت با سخت‌افزار جدید جایگزین می‌شود، اما نرم‌افزار خودروهای خودران دائماً در حال تغییر و به روز‌رسانی است. برخی از فناوری های خودران عبارتند از:
| دوربین‌ها | دوربین‌های خودروهای خودران باید مواردی مانند جاده‌ها، علائم راهنمایی و رانندگی و چراغ‌های راهنمایی را کنترل کنند. برخی از توسعه دهندگان بر این باورند که اگر به خودرو نگاه کنند، می توانند با کمک دوربین به همه چیز پی ببرند و مطابق با آن رفتار کنند. حتی “ایلان ماسک” فاش کرد که “دوربین تنها فناوری لازم در سخت افزار این خودرو ها است. ما الگوریتم های بیشتری نیاز داریم تا بتوانیم تصاویر دریافت شده را بطور کامل تحلیل و درک کنیم.” خودروهای تسلا دارای ۸ دوربین خارجی هستند که به آنها کمک می کند تا محیط اطراف خود را بهتر درک کنند . |
| رادار | رادار ها از دهه ۹۰ همیشه در خودروها وجود داشته است تا برای درک بهتر محیط اطراف، امواج رادیویی را به محیط اطراف بفرستند. عملکرد رادار برای تشخیص اجسام به ویژه اجسام فلزی بزرگ بسیار قابل قبول است و شرایط نامساعد جوی مانند مه، باران یا برف بر عملکرد آنها تأثیری ندارد. |
| لایدار | سنسورهای لیدار در خودروهای خودران استفاده می شود. این حسگرها با پرتاب نور به محیط اطراف و دریافت بازخورد، نقشه ای سه بعدی از محیط اطراف ایجاد می کنند. حسگرهای لیدار رزولوشن بالاتری نسبت به رادار دارند اما در محیط های تاریک به دلیل وابستگی به نور با مشکل مواجه می شوند. |
| سنسورهای دیگر | خودروهای خودران هنوز از ردیابی سنتی GPS همراه با سنسورهای اولتراسونیک و سنسورهای دینامیک استفاده می کنند تا تصویری دقیق از آنچه خودرو انجام می دهد و آنچه در اطراف آن می گذرد به دست آورند. زیرا وقتی صحبت از فناوری رانندگی به میان می آید، هرچه داده های بیشتری جمع آوری کنند، بهتر است. |
| پردازشگر | همه خودروهای خودران و تقریباً همه خودروهای مدرن به رایانه و پردازنده نیاز دارند تا فعالیت‌های مرتبط با خودرو را هماهنگ کنند. قدرت پردازش خودروهای خودران باید از یک CPU نسل قدیم بیشتر باشد، بنابراین آنها از واحدهای پردازش گرافیکی GPU برای محاسبه آنها استفاده می کنند. |
با این حال، CPU و GPU نمی‌توانند مقدار داده‌های دریافتی را در چند ثانیه محاسبه کنند و همان داده‌ها را در کسری از زمان تجزیه و تحلیل کنند و تصمیم مناسب را بگیرند. واحد پردازش عصبی از اینجاست که وارد میدان می‌شوند. در این راستا تسلا تراشه عصبی شتاب دهنده‌ی NNA-accelerator را معرفی کرد که ظرفیت بسیار بالایی دارد و می‌تواند بلافاصله تصاویر دریافتی را پردازش کند. مطمئناً مدتی طول می‌کشد تا شاهد خودروهای خودران سطح ۵ در جاده‌ها باشیم، اما تولید خودروهای خودران سطح ۲ در حال تبدیل شدن به امری عادی است و ما می‌توانیم آنها را به سرعت در حال تولید ببینیم.
خطرات هک شدن خودروهای خودران
در سال‌های اخیر، کارشناسان امنیتی در ایالات متحده هشدار داده‌اند که هکرها یک تهدید واقعی برای خودروهای خودران هستند. طبق گفته Mejen Secure و Perron Robotics، فناوری خودروهای خودران به عنوان خودروهای متصل و سیستم‌های ارتباطی آنها، این خودرو ها را در برابر حمله هکری آسیب‌پذیر می‌کند. یکی از رمزگشایان هکری همچنین مدعی شد که به سیستم‌های الکترونیکی امریکن ایرلاینز دسترسی پیدا کرده و مسیر آن را عوض کرده است. او گفت که این کار را با سیستم وای فای داخلی پرواز انجام داده است.
این دو سازمان امنیتی با همکاری دانشگاه ویرجینیا و پنتاگون تحقیقاتی را انجام داده‌اند که نشان می‌دهد امکان نفوذ و نابودی بسیاری از سیستم‌های حسگر وجود دارد. یکی از تست‌ها، تغییر واکنش خودرو به موانع پیش رو است. با توجه به وضعیت حمله احتمالی توسط هکرها، کارشناسان این این احتمال را می‌دهند که در این حالت خودرو به جای ترمزگیری شتاب می‌گیرد و با سرعت زیاد به مانعی برخورد می‌کند که به خودرو آسیب می‌رساند و سرنشینان را در معرض خطر قرار می‌دهد. بنابراین، در صورت حملات، خودرؤسازان قادر به جمع‌آوری و تجزیه و تحلیل سریع اطلاعات
برای محافظت از خودروها در برابر حملات جدید نخواهند بود. کارشناسان می‌گویند در این حالت هکرها می‌توانند از طریق سیستم‌های هوایی و اتصالات Wifi، به وسایل نقلیه خودران دسترسی داشته باشند.
موانع اصلی پیش روی توسعه فناوری خودروهای خودران
بر اساس یک گزارش، در سال‌های اخیر، برای توسعه فناوری خودران، خودرؤسازان ژاپنی باید در ابتدا مردم را در مورد ایمنی خودروهای خودران متقاعد کنند و در ادامه راه حل‌هایی جهت برطرف کردن تهدیدات امنیتی در خصوص این خودروها بپردازند. البته تویوتا، نیسان و هوندا قصد دارند خودروهای خودران را به بزرگراه‌ها و خیابان‌های شهر بفرستند و این سه خودرؤساز بزرگ ژاپنی هم اکنون نیز در نمایشگاه خودروی توکیو مشتاق به نمایش گذاشتن دستاورد‌های خود هستند.
هدف آنها جلوگیری از آسیب‌های جاده‌ای است که تأکیدا قابل تقدیر است، اما از طرفی این رقابت فناورانه، پرسود تلقی می‌شود. در این راستا کمپانی AT Kearney تخمین می‌زند که ارزش خودروهای خودران تا سال ۲۰۳۵ می‌تواند از ۵۶۶ میلیارد دلار فراتر رود. ویژگی‌هایی مانند ترمز اضطراری و محدودکننده‌های سرعت در هنگام فاصله‌گیری از دیگر خودروها، در حال حاضر در دسترس هستند، اما متقاعد کردن رانندگان برای ر‌ها کردن پدال و فرمان کار سختی است.
یکی از مدیران کمپانی نیسان می‌گوید: برای اطمینان از اینکه مشتریان از نحوه عملکرد این خودروها آگاه هستند باید به آنها اطمینان دهیم که هوش مصنوعی استفاده شده در خودروهای خودران نیسان باعث می‌شود، در عین حال که از خطا‌های رانندگی انسان گونه دور می‌شوند، تا حد زیادی این خودروها مثل خودروی دارای راننده حرکت می‌کند. وی همچنین تأکید کرد: جلب اعتماد رانندگان بسیار مهم است، زیرا بدون آن نمی‌توانیم جلو برویم حتی اگر راننده خودروی اتوماتیک از ایمنی برتر خود راضی باشد، سایر رانندگان در مسیر نیز باید راضی باشند و احساس امنیت کنند.
اما پایان ماجرا اینجا نبود و پس از تصادف مرگبار خودروی تسلا، نگرانی در مورد فناوری رانندگی اتومات افزایش یافته است. تصادف مرگبار راننده‌ی خودرو خودکار تسلا مدل S فشار را بر مدیران صنعت خودرو و تنظیم‌کننده‌ها، برای اطمینان از ایمنی فناوری خودران افزایش داده است. علت وقوع حادثه مدل S توسط مقامات فدرال در فلوریدا در حال بررسی است.
مقامات در حال تلاش برای تعیین اینکه آیا راننده مدل S ۲۰۱۵ قبل از تصادف به جلو نگاه می‌کرد یا خیر. مدافعان رانندگی خودکار به مطالعاتی اشاره می‌کنند که نشان می‌دهد ۹۰ درصد تصادفات این چنینی ناشی از خطای انسانی است، اما سیستم‌ها نیز می‌توانند اشتباه کنند یا با موقعیت‌هایی مواجه شوند که به آنها اجازه پاسخگویی نمی‌دهد.