Smartfony to za mało? Pora na inteligentne samochody

Samochód poruszający się bez ingerencji człowieka w ruchu ulicznym nie jest już niczym niezwykłym. Jaki kolejny krok wykonają coraz mądrzejsze pojazdy? Wygląda na to, że naturalnym etapem rozwoju inteligentnej motoryzacji będą samochody komunikujące się między sobą i tworzące wielką mobilną sieć. Albo – stosując analogię do świata przyrody – niezliczony rój, połączony wspólną cyfrową świadomością.

Internet rzeczy

Sformułowanie "Internet rzeczy", które coraz częściej pojawia się w różnych wypowiedziach dotyczących nieodległej przyszłości, jest bardzo pojemne. Odnosi się do sytuacji, w której otaczające nas sprzęty są podłączone do Sieci i komunikują się między sobą. Czym różni się to od naszej rzeczywistości?

Główna różnica jest taka, że połączenie z Internetem zyskają nie tylko smartfony czy komputery, ale niemal wszystko, co nas otacza: od tostera, poprzez żarówki (jak np. żarówka LIFX), po wagę i lustro w łazience. Niektórzy widzą w tym mnóstwo zagrożeń, inni niezliczone szanse, ale niezależnie od tych opinii Internet rzeczy powstaje dosłownie na naszych oczach, a na rynku pojawiają się kolejne produkty przybliżające jego nadejście.

Co więcej, na początku 2013 roku powstała organizacja o nazwie The Internet of Things, w skład której weszły firmy produkujące elektronikę konsumencką. Wśród założycieli są takie firmy, jak: Logitech, Movl, Coin czy SmartThings. Nawet jeśli - poza Logitechem - nie są to branżowi giganci, możemy się spodziewać, że podłączonych do Internetu urządzeń będzie wokół nas coraz więcej.

Choć Internet rzeczy odnosi się zazwyczaj do różnego rodzaju elektroniki i gadżetów, bez trudu można sobie wyobrazić jego ekspansję na inne branże. A gdyby tak zamiast sieci złożonej z urządzeń AGD powstała sieć łącząca wszelkie pojazdy i środki transportu? W gruncie rzeczy nie musimy nadmiernie wysilać wyobraźni - razem z Internetem rzeczy powstaje bowiem Internet pojazdów. Gdzie szukać jego genezy?

DARPA nie była pierwsza

Na pozór nie popełnimy błędu, jeśli początków zaczniemy szukać w DARPA - amerykańskiej Agencji Zaawansowanych Obronnych Projektów Badawczych. Dzięki współpracy z ośrodkami naukowymi i różnymi firmami agencja inicjuje rozwój technologii istotnych z punktu widzenia bezpieczeństwa Stanów Zjednoczonych. Choć w teorii ich głównym odbiorcą jest armia, to w praktyce nierzadko korzysta z nich cały świat.

W drugiej połowie lat 90. XX wieku DARPA wspólnie z największymi firmami sektora zbrojeniowego zaangażowała się w projekt Future Combat Systems. Jego celem było opracowanie przyszłościowych systemów, które kiedyś znajdą zastosowanie na polu bitwy. Wśród nich były również autonomiczne pojazdy. Aby przyspieszyć tworzenie odpowiednich technologii, DARPA zorganizowała pierwszy z serii słynnych wyścigów - Darpa Grand Challenge 2004.

Były to zawody, w których autonomiczne samochody musiały - bez ingerencji ludzi - przebyć pustynną trasę w jak najkrótszym czasie. Po pierwszym wyścigu zorganizowano kolejne i w ciągu kilku lat na drogach pojawiły się pierwsze autonomiczne samochody. Brzmi nieźle, ale ta dość popularna w Sieci opowieść jest zbyt prosta, by była prawdziwa. Choć często to właśnie tej agencji przypisuje się palmę pierwszeństwa, wszystko zaczęło się znacznie wcześniej, a prekursorami wcale nie byli Amerykanie.

Van z niemieckiej szkoły wojskowej spogląda na drogę

Jeśli nie DARPA, to co? Aby znaleźć odpowiedź na to pytanie, musimy cofnąć się w przeszłość o kilka dziesięcioleci i odwiedzić Uniwersytet Bundeswehry w Monachium. To właśnie tam w 1980 roku Ernst Dieter Dickmanns wraz ze swoim zespołem skonstruował praprzodka współczesnych autonomicznych pojazdów. Był to van Mercedesa, w którym poza komputerami początkowo umieszczono tylko sensory optyczne.

System bazował wyłącznie na przetwarzaniu obrazów, a mimo nikłej mocy obliczeniowej ówczesnego sprzętu niemieccy inżynierowie opracowali rozwiązania, w których analiza kolejnych zdjęć pozwalała komputerowi na orientowanie się w przestrzeni i kierowanie samochodem. Ciekawym rozwiązaniem zwiększającym bezpieczeństwo i szybkość reakcji było m.in. symulowanie ruchów sakadowych, czyli mimowolnych ruchów oka umożliwiających rozpoznanie obiektów pojawiających się na peryferiach pola widzenia.

Ze względu na obowiązujące w Bawarii przepisy próby odbywały się na drogach wyłączonych z ruchu, ale wypadły bardzo obiecująco. Komputer z powodzeniem kontrolował skręty, przyspieszanie i hamowanie, a osiągnięty sukces zaowocował rozpoczęciem projektu EUREKA Prometheus (PROgraMme for a European Traffic of Highest Efficiency and Unprecedented Safety). Biorąc pod uwagę skalę i zaangażowane środki, był to największy projekt poświęcony autonomicznym samochodom w historii.

VaMP jedzie z Monachium do Kopenhagi

Poza Europą własne testy autonomicznych pojazdów, wykorzystujące laser do pomiaru odległości, prowadziła DARPA. Mało efektownym, choć doniosłym sukcesem było przejechanie przez opracowany przez agencję pojazd 600 kilometrów po obfitujących w skalne przeszkody pustkowiach. Mankamentem było żółwie tempo - bezpieczna jazda była możliwa do prędkości 3 km/h.

W połowie dekady rozpoczęto również projekt Navlab zainicjowany przez Carnegie Mellon University, o którym zrobi się głośno dekadę później. Coraz lepsze efekty zaczął przynosić EUREKA Prometheus, wspierany przez Komisję Europejską i europejskie koncerny motoryzacyjne (m.in. PSA, BMW, Mercedes-Benz i Jaguar Cars). Prowadzone przez lata 80. badania zaowocowały powstaniem podobnie wyposażonych pojazdów testowych o nazwie VaMP i VITA.

Choć samochody były kierowane przez komputer, twórcy tego rozwiązania nie byli w pełni przekonani co do kompetencji cyfrowego kierowcy - niektóre z niebezpieczniejszych manewrów wymagały zatwierdzenia przez człowieka nadzorującego pracę systemu.

Opracowane rozwiązania okazały się jednak skuteczne. W 1994 roku VaMP zaliczył ponad 1000-kilometrową podróż w ruchu ulicznym, demonstrując poprawne wykonywanie potrzebnych podczas jazdy manewrów. W niektórych sytuacjach, zwłaszcza przy różnych budowlach czy skrzyżowaniach o nietypowym kształcie, była wymagana interwencja człowieka.

Zaledwie rok później, w 1995 roku, autonomiczny samochód przejechał trasę z Monachium do Kopenhagi i z powrotem, rozpędzając się na niemieckich autostradach do 180 kilometrów na godzinę. Wciąż jednak wymagał nadzoru człowieka, a najdłuższy odcinek, przejechany w ruchu ulicznym całkowicie samodzielnie bez jakiejkolwiek interwencji ze strony kierowcy, wynosił 158 km. Warto przy tym pamiętać, że osiągnięto to bez użycia GPS-u.

GPS zaczyna być dokładny

Od połowy lat 90. postęp w dziedzinie autonomicznych pojazdów znacząco przyspieszył. Jeszcze w 1995 roku samochód testowany w ramach wspomnianego wcześniej projektu Navlab przejechał przez Stany Zjednoczone, zaliczając trasę o długości 5-tys. km. Pojazd był kierowany przez komputer przez ponad 98 proc. czasu, choć jego autonomia była połowiczna - komputer odpowiadał za ruchy kierownicy, a człowiek za przyspieszanie i hamowanie.

Coraz więcej państw i firm rozpoczynało własne projekty - wart uwagi jest m.in. włoski ARGO, w którym przebudowana przez zespół z uniwersytetu w Parmie Lancia Thema nawigowała, korzystając m.in. ze standardowych, poziomych znaków drogowych. Kilka niezależnych projektów rozpoczęła również DARPA, a prace czerpiące pełnymi garściami z zakończonego w 1995 roku projektu EUREKA Prometheus zaczęły prowadzić niemal wszystkie liczące się koncerny motoryzacyjne.

Istotnym ułatwieniem stało się wyłączenie w 2000 roku mechanizmu SA (Selective Availability), który sprawiał, że cywilne GPS-y miały sztucznie obniżoną dokładność wskazań - pokazywały pozycję z dokładnością do ok. 100 metrów.

Człowiek to zagrożenie. Maszyna to bezpieczeństwo

Miarą postępu, jaki dokonał się w ciągu zaledwie kilku lat, był zorganizowany przez DARPA wyścig DARPA Grand Challenge 2004, w którym autonomiczne pojazdy ścigały się na pustynnej trasie. Po zaledwie dwóch edycjach wyścig zmienił nazwę na DARPA Urban Challenge, a środowisko na przestrzeń miejską - statyczne przeszkody na bezdrożach nie były już dla samochodów problemem, a wyzwanie stanowiło samodzielne nawigowanie w ruchu miejskim.

Poza koncernami motoryzacyjnymi do gry włączyły się również takie firmy jak Google, bardzo szybko osiągając duże sukcesy. Po serii testów, w których rozwiązania firmy z Mountain View udowodniły swoją przydatność, autonomiczne samochody Google'a zostały w niektórych stanach dopuszczone do ruchu. Znakiem czasów jest jedyna kolizja, w której wziął udział jeden z nich - zdarzenie miało miejsce wtedy, gdy kontrolę nad pojazdem sprawował człowiek. To on okazał się zagrożeniem - maszyna była bezbłędna.

Tym tropem idą również inne firmy, w tym m.in. Volvo, skupiające się na długich dystansach i rozwiązaniach takich jak pociąg drogowy SARTRE (Safe Road Trains for the Environment), w których autonomiczne samochody komunikują się między sobą i dzięki temu mogą jechać w minimalnych odstępach. W takich sytuacjach człowiek ze swoimi ograniczeniami i długim czasem reakcji nie jest w stanie zapewnić bezpieczeństwa.

Świadomość roju, czyli Internet samochodów

Co więcej, samochody coraz częściej stają się urządzeniami podłączonymi do Internetu. Jak wynika z danych opublikowanych przez Wired, do 2016 roku - niezależnie od segmentu - większość nabywców nowych aut będzie chciała, by samochód był w stanie połączyć się z Siecią. Choć dla wielu właścicieli sprowadza się to do dostępu do prognozy pogody, Facebooka i informacji o korkach, stwarza zarazem możliwości, o jakich twórcy pierwszych autonomicznych pojazdów zapewne nawet nie śnili.

Zwiastunem zmian jest rozpoczęty rok temu pilotażowy projekt w Ann Arbor. W tym niewielkim amerykańskim mieście kilka tysięcy lokalnych samochodów zostało (a raczej zostanie, bo program zaliczył poważne opóźnienia) wyposażonych w sprzęt, umożliwiający im wzajemną, automatyczną komunikację, jak również komunikowanie się z infrastrukturą drogową. Dzięki temu pojazdy mają przesyłać sobie nawzajem ostrzeżenia o nadjeżdżających samochodach - chodzi o to, by kierowcy wiedzieli o zbliżającym się zagrożeniu nawet wtedy, gdy nie będą go widzieć.

Nietrudno wyobrazić sobie wyeliminowanie z tej układanki jej najbardziej zawodnego elementu - człowieka. Naturalnym kierunkiem rozwoju wydaje się zatem połączenie autonomii na drodze z możliwościami komunikowania się, a przecież - podobnie jak projekt Smart Highway - to dopiero początek drogi, na którą wkroczyła motoryzacja. Co z tego wyniknie?

Google? A może ktoś zupełnie inny?

Choć próby przewidywania przyszłości i wyznaczania kierunków rozwoju są obarczone dużym ryzykiem, ostatecznym celem wydaje się autonomiczny system transportowy, w którym ludzie będą wyłącznie pasażerami, a samochody staną się po prostu urządzeniami zarządzanymi przez jakiś miejski, krajowy czy może w dalekiej przyszłości globalny system kierowania ruchem. Wydaje się, że z tego założenia wychodzi m.in. Google, który poza udoskonalaniem autonomicznego samochodu zaangażował się m.in. w eksperymentalny projekt w Ann Arbor.

Czy nie jest to trochę zbyt futurystyczna wizja? Być może, ale w jej kontekście warto przytoczyć mało znany fakt dotyczący Google'a. CEO firmy, Larry Page, jest znany przede wszystkim jako współtwórca rewolucyjnej wyszukiwarki, jednak zanim poświęcił się rozwijaniu jej algorytmu, pracował nad usprawnieniem systemu transportowego w Detroit. Być może właśnie teraz, mając w ręku wszystkie kluczowe elementy układanki, jak również możliwość wyeliminowania z niej czynnika chaosu wnoszonego przez człowieka, powróci po latach do starego pomysłu?

To oczywiście tylko spekulacje, ale jeżeli nie zrobi tego Larry, to prędzej czy później wyręczy go ktoś inny. Coraz więcej rozwiązań i technologii jest już gotowych. W tej chwili przypominają rozrzucone puzzle, ale jest tylko kwestią czasu, gdy ktoś postanowi połączyć je w całość. Odpowiedź, czy to nastąpi, wydaje się oczywista. Jedyną niewiadomą pozostaje zatem pytanie: kiedy?