تقدم شركات صناعة السيارات بالفعل قيادة شبه ذاتية على السيارات ، ولكن هذا مجرد استعداد عندما لا يحتاجون إلى سائق على الإطلاق.
الماخذ الرئيسية
- تستخدم السيارات ذاتية القيادة مجموعة من أجهزة الاستشعار والكاميرات لإنشاء صورة ثلاثية الأبعاد للعالم من حولهم ، مما يمكنهم من القيادة بأمان دون تدخل كبير من السائق.
- تندرج السيارات ذاتية القيادة تحت مستويات مختلفة من الأتمتة ، بدءًا من السيارات التي تتطلب إنسانًا لأداء كل مهمة قيادة إلى السيارات التي يمكنها القيادة على الطرق العامة دون أي تدخل بشري.
- يعتمد برنامج السيارة ذاتية القيادة بشكل كبير على خوارزميات الذكاء الاصطناعي والتعلم الآلي لاتخاذ القرارات بناءً على المتغيرات في البيئة ، وتتحسن هذه الخوارزميات مع مزيد من الوقت الذي يقضيه على الطريق.
كان الحل المثالي لتصميم السيارة المثالية ذاتية القيادة شائعًا منذ الأيام الأولى للسيارات. بعد أكثر من قرن من الابتكار والاختراقات التكنولوجية ، أصبحت أقرب من أي وقت مضى إلى امتلاك سيارة يمكنها قيادة نفسها ، حيث تعمل العديد من الشركات في مشاريع على الطرق العامة بالفعل.
لكن كيف تعمل السيارات ذاتية القيادة؟ وما مدى قربك من تحقيق أحلامك بالسائق الآلي؟
ما هي السيارات ذاتية القيادة؟
كما يوحي الاسم ، فإن المركبات ذاتية القيادة (وتسمى أيضًا ذاتية القيادة) هي سيارات تقود نفسها بنفسها. معظم سيارات حديثة ذاتية القيادة تتطلب وجود سائق لتولي المسؤولية في حالات الطوارئ. خارج حالات الطوارئ أو المواقف التي تبدأ فيها السيارة في التصرف بشكل متقطع ، من المفترض أن تتعامل مع معظم القيادة دون أي شكل من أشكال تدخل السائق.
كيف تعمل السيارات ذاتية القيادة؟
تستخدم السيارات ذاتية القيادة مزيجًا من أجهزة الاستشعار والكاميرات لإنشاء صورة ثلاثية الأبعاد للعالم من حولها. ثم يتم استخدام البرامج المتقدمة لاكتشاف السيارات والأشخاص والعقبات على الطريق ، مما يمكّن السيارة من قيادة نفسها بأمان مع اتباع قواعد الطريق.
تعمل العديد من الشركات على هذه التقنية ، وهذا يعني أن هناك عدة طرق مختلفة لصنع سيارة ذاتية القيادة. هناك أيضًا مستويات مختلفة مخصصة للسيارات ذاتية القيادة بميزات مختلفة.
حجز سيارة أجرة ذاتية القيادة من Waymo والقفز فيها هي إحدى أسهل الطرق لتجربة سيارة ذاتية القيادة بنفسك ، ولكن عليك أن تكون في أريزونا في أول رحلة لك على Waymo.
شرح مستويات السيارة ذاتية القيادة
معظم السيارات ذاتية القيادة في العالم ليست نماذج ذاتية القيادة بالكامل ، وهي تندرج تحت ستة مستويات مختلفة من الأتمتة ، كل منها يقدم أتمتة أفضل من السابقة.
- لا تتمتع سيارات المستوى 0 بأتمتة وتتطلب إنسانًا لأداء كل مهمة قيادة.
- تحتوي سيارات المستوى 1 على ميزات مساعدة السائق مثل مثبت السرعة ، ولكن يلزم وجود إنسان لقيادة السيارة.
- سيارات المستوى 2 لديها أتمتة جزئية. هذا يعني أنه يمكنهم التحكم في أشياء مثل التوجيه ، لكنهم ما زالوا يحتاجون إلى قيادة بشرية.
- تتمتع سيارات المستوى 3 بأتمتة مشروطة ، مما يمكنها من التفاعل مع البيئة لأداء مهام القيادة.
- تتمتع سيارات المستوى 4 بأتمتة عالية ، مما يتيح للسيارة قيادة نفسها بالكامل داخل المناطق الجغرافية المسيجة.
- تتمتع سيارات المستوى الخامس بأتمتة كاملة ويمكنها القيادة على الطرق العامة دون أي تدخل بشري.
تتطلب المستويات الثلاثة الأولى أن يتحكم الإنسان في السيارة أثناء قيادتها ، بينما تتطلب المستويات الثلاثة المتبقية تفاعلًا بشريًا محدودًا أو معدومًا. كل مستوى من مستويات أتمتة المركبات يعد معلمًا بارزًا ، ولكن المستوى الخامس هو الأكثر إثارة وهو ما تعمل العديد من الشركات بجد لتحقيقه.
الأجهزة خلف السيارات ذاتية القيادة
والمثير للدهشة أن قيود الأجهزة ليست مشكلة كبيرة في مساحة السيارة ذاتية القيادة. من الناحية النظرية ، فإن المستشعرات الوحيدة التي تحتاجها لسيارة ذاتية القيادة لتعمل هي الكاميرات العادية ، مع معالجة البرامج التي تقوم برفع الأحمال الثقيلة. وبالطبع ، فإنه من الأكثر أمانًا استخدام مجموعة من أجهزة الاستشعار المختلفة لمنح البرنامج أكبر قدر ممكن من البيانات.
كيف يعمل LiDAR في السيارات ذاتية القيادة؟
تقيس مستشعرات الكشف عن الضوء وتحديد المدى ، أو LiDAR ، العمق لإنتاج نموذج ثلاثي الأبعاد دقيق لمحيط السيارة ذاتية القيادة. يتم تحقيق ذلك عن طريق إصدار ملايين نبضات الليزر كل ثانية وقياس الوقت الذي تستغرقه كل نبضة في الانعكاس. كلما زاد وقت الانعكاس ، زاد ابتعاد الكائن عن المستشعر.
يساعد هذا السيارة ذاتية القيادة على فهم بيئتها والأشياء المحيطة بها. يشمل ذلك المباني والأشخاص والحيوانات ، بالإضافة إلى كل شيء آخر تمر به السيارة. في يوم صاف ، تعتبر LiDAR كل ما تحتاجه السيارة للتنقل في بيئات المدينة المزدحمة. ومع ذلك ، ينخفض أداؤها بسبب المطر أو الضباب ، ولهذا السبب لا يمكن للسيارات ذاتية القيادة الاعتماد على LiDAR كنوع المستشعر الوحيد.
كيف يعمل الرادار في السيارات ذاتية القيادة؟
يؤدي الرادار دورًا مشابهًا لدور LiDAR في المركبات الآلية. بدلاً من إصدار أشعة الليزر ، فإنه يصدر موجات راديو ويقيس الانعكاسات من الأشياء من حولك. لا يزال الهدف هو فهم البيئة المحيطة بالسيارة.
تتمتع مستشعرات LiDAR بدقة أكبر 10 مرات من الرادار ، لكن الرادار لا يتأثر بالظروف الجوية السيئة. أجهزة استشعار الرادار أرخص أيضًا من أجهزة استشعار LiDAR.
كيف تعمل الكاميرات المرئية في السيارات ذاتية القيادة؟
تستخدم شركات مثل Waymo من Google مزيجًا من LiDAR والرادار والكاميرات العادية لمصفوفات أجهزة الاستشعار الرئيسية. من ناحية أخرى ، اختارت تسلا الاستثمار بالكامل في الكاميرات العادية والبرامج المتقدمة للتنقل في الطرق بشكل مستقل.
كانت تقنية التعرف على الوجه موجودة منذ فترة طويلة ، على الرغم من أنها تستخدم في الغالب على الهواتف الذكية وحلول الأمان المتقدمة. مع السيارات ذاتية القيادة ، يتمثل الهدف في الارتقاء بهذا المستوى إلى المستوى التالي ، من خلال التعرف على الأشياء التي تعتمد على التعلم الآلي ، واكتشاف المباني والسيارات والأشخاص وكل شيء آخر حول مركبتك.
أجهزة استشعار أخرى للسيارة ذاتية القيادة
غالبًا ما يكون الرادار والليدار والكاميرات العادية هي المستشعرات الرئيسية في السيارة ذاتية القيادة ، لكن بعض المركبات لديها المزيد. تمنح الأجهزة الإضافية ، مثل أجهزة الاستشعار فوق الصوتية ، السيارة فهماً أكبر لمحيطها. وهذا يجعل من الممكن للسيارات ذاتية القيادة الاستجابة للإشارات غير المرئية ، مثل صوت صفارات الإنذار في سيارات الإسعاف.
سيارة "العقول" ذاتية القيادة
سواء كانت Tesla أو Waymo أو أي نظام آخر للسيارة ذاتية القيادة ، فإن كل هذه المركبات تحتاج إلى كمبيوتر مركزي أو "دماغ" لمعالجة البيانات التي توفرها أجهزة الاستشعار الخاصة بهم. تُعد منصة Drive AGX من Nvidia مثالًا رائدًا على ذلك ، لكن بعض مصنعي السيارات يختارون تطوير هذا النوع من التكنولوجيا داخل الشركة.
البرمجيات وراء السيارات ذاتية القيادة
يعد إنشاء برنامج وظيفي للسيارة ذاتية القيادة أحد أكبر التحديات التي تواجه الشركات المصنعة. من السهل نسبيًا إنشاء برنامج يستخدم علامات الطريق وبيانات الموقع لاتباع الطرق الحديثة. ولكن ماذا يحدث إذا قطعت عليك سيارة أخرى أو انطلق حيوان في الطريق؟
الطرق ليست أماكن يمكن التنبؤ بها. يجب أن يكون برنامج السيارة ذاتية القيادة قادرًا على الاستجابة لمجموعة كبيرة من المواقف المختلفة ، والتي يستحيل برمجة العديد منها مسبقًا.
الذكاء الاصطناعي والتعلم الآلي في السيارات ذاتية القيادة
يقع الذكاء الاصطناعي في صميم صناعة السيارات ذاتية القيادة. في جوهرها ، تهدف المركبات ذاتية القيادة مثل هذا إلى محاكاة العقل البشري أثناء القيادة ، مما يعني أنه يجب أن تكون قادرة على اتخاذ القرارات بناءً على مجموعة كبيرة من المتغيرات. يتضمن ذلك التقاطعات وإشارات الطرق التي تشكل جزءًا من الطريق ، جنبًا إلى جنب مع المركبات والأشخاص والعوائق الأخرى التي عادة ما يكون السائق العادي على دراية بها.
سوف يستغرق البشر وقتًا طويلاً جدًا لإنشاء قواعد بيانات وخوارزميات تتعرف تمامًا على كل شيء على الطريق. بدلاً من ذلك ، تستخدم الشركات المصنعة مثل Tesla التعلم الآلي لتدريب الخوارزميات الخاصة بهم وتحسينها.
يجب أن تبدأ خوارزميات التعلم الآلي الموجودة في السيارات ذاتية القيادة ببعض البيانات الأساسية ، لكن جزءًا كبيرًا من تعلمها يتم على الطريق. هذا ما يجعل من الأهمية بمكان أن تتمكن الشركات من اختبار سياراتها على طرق حقيقية ، ولكن هذا يعني أيضًا أن السيارات ذاتية القيادة ستتحسن كلما زادت قيادتها.
إن خروج أحد المشاة إلى الطريق هو حالة اختبار جيدة للتعلم الآلي للسيارة ذاتية القيادة. السيارة لديها عدة خيارات في هذا السيناريو ؛ يمكنه محاولة الالتفاف حول المشاة ، أو الضغط على الفرامل ومحاولة التوقف ، أو استخدام البوق لتنبيه المشاة. ستتبع معظم السيارات ذاتية القيادة أسلوبًا نشطًا في التعامل مع مثل هذه العوائق ، مع استبعاد الخيار الأخير.
من هنا ، يجب أن تقرر ما إذا كان من الأفضل الانحراف أو الفرامل ، مع مراعاة أشياء مثل السرعة والمسافة وظروف الطقس ومجموعة متنوعة من العوامل البيئية الأخرى. إذا كان الانحراف سيجعل السيارة في مسار حركة المرور القادمة ، على سبيل المثال ، فمن المحتمل أن تختار استخدام الفرامل.
يساعد الفشل في الاستجابة بشكل صحيح والنجاح في الرد بشكل صحيح السيارة ذاتية القيادة على تعلم كيفية معالجة المشكلات المماثلة في المستقبل. من الناحية المثالية ، تتم مشاركة هذه البيانات بين السيارات ذاتية القيادة لضمان تحسينها معًا.
إلى جانب الذكاء الاصطناعي ، هناك الكثير من البرامج الأخرى خلف الكواليس في سيارة ذاتية القيادة. تساعد أنظمة رسم الخرائط GPS السيارة على التنقل في الطرق بدقة ، بينما تضمن أنظمة مراقبة السائق أن الشخص الذي يقف خلف عجلة القيادة مركّز ، حتى في وضع القيادة الذاتية.
تتبع كل شركة سيارات ذاتية القيادة أسلوبًا مختلفًا في التعامل مع البرامج ، وهذا يعني أنه من النادر بالنسبة لها أن تكون منفتحة بشأن كيفية عمل أدواتها.
هل السيارات ذاتية القيادة آمنة؟
من العدل التشكيك في سلامة السيارات الحديثة ذاتية القيادة ، لا سيما مع القائمة المتزايدة للوفيات والإصابات المرتبطة بالقيادة الذاتية. كما يمكنك أن ترى من انتشار أنظمة مراقبة وعي السائق في العديد من السيارات ذاتية القيادة ، حتى الشركات المصنعة لها تعرف أنها ليست مثالية بعد.
ولكن هذا ليس نقطة. لا يزال أمام السيارات ذاتية القيادة طريق طويل لتقطعه. هذا يعني أن عشاق السيارات المستقلة يحتاجون إلى الانتظار لفترة أطول قليلاً للحصول على سيارة يتحكم فيها الذكاء الاصطناعي والتي تقود نفسها وقد تكون قادرة على استعادة نفسها.
