Jak funguje závodění aut bez řidiče

„Junior“, Volkswagen Passat z roku 2006, silně upravený a robotizovaný týmem ze Stanfordské univerzity, překonává cílovou čáru během DARPA Urban Challenge v roce 2004 ve Victorville v Kalifornii. Auta neměla řidiče a nebyla dálkově ovládaná. TANGI QUEMENER / AFP / Getty Images

Světla vysokého stadionu svítí rojem létajícího hmyzu a osvětlují plochodrážnici za teplé a dusné noci. Stánky zabalí tisíce lidí. Jejich hlavy se otáčí, když závodní auta obracejí zatáčky, odskočí a pak to znovu udělají. Nízké mumlání z davu exploduje do drsných rozveselení, když jedno auto projde druhým a těsně se vyhne kolizi. Je to jen další akce nabitá v noci na závodišti - nebo je to tak?

Jedno kolo jít. Fanoušci jsou na nohou a hlasitě křičí jako žokej auta na pozici. Když vůdci řvají kolem posledního otočení a zamíří do domácího úseku, je jasné, že bude hotový fotografie. Pouli palce oddělují vítěze od běžce, když plují pod šachovnicovou vlajkou. Dav divoký!

Tehdy si všimnete něčeho zvláštního. Když první vůz zpomaluje, aby získal vítězný kolo, je zřejmé, že nikdo není na sedadle řidiče. Je vůz ovládán na dálku? Vyskočil řidič? Ani náhodou. Je neuvěřitelné, že auto jede samo.

I když se tento scénář ještě v reálném životě odehrál, je jen otázkou času, než se tak stane. Inženýři dosáhli neuvěřitelného pokroku ve vývoji a testování automobilů bez řidičů od doby, kdy byly první prototypy uvedeny na trh v 70. letech 20. století. Asi nejvýznamnější je, že projekt autovraku společnosti Google zaznamenal od roku 2009 do prosince 2015 více než 1,3 milionu mil softwarově řízené jízdy [zdroj: Google]. A protože je to Amerika, inženýři již vyzkoušeli závodění svých výtvorů, byť v individuálních časových zkouškách, nikoli přímo proti sobě.

Jak tedy začaly automobilové závody bez řidiče? Jak se závody těchto vozů liší od jejich jízdy po dálnici? Vyřadí závodníci bez řidičů nakonec profesionální řidiče z práce? Budeme sbírat tyto otázky a další, ale necháváme řízení na vás. Tak chytni tu myš a klikni na!

Obsah

1. Počátky závodění aut bez řidiče
2. Technologie závodních aut bez řidiče
3. Automobilové závody bez řidiče
4. Budoucnost závodů bez řidičů

Nakreslil Leonardo da Vinci první auto bez řidiče? SSPL / Getty Images

Je zřejmé, že auta bez řidiče nebyla vynalezena jen proto, abychom je mohli závodit kolem trati. Jistě, to je docela úžasné, ale skutečný důvod byl praktičtější. Pokud by auta řídila sama sebe, lidé, kteří se spoléhají na dopravu kvůli věku nebo postižení, by mohli mít mnohem větší nezávislost, nemluvě o svém průměrném dojíždějícím, kteří by mohli mít více času na odpočinek. Jako bonus navíc mohou auta bez řidiče zmírnit dopravní zácpy, snížit počet nehod, snížit spotřebu paliva a dokonce zmírnit poptávku po parkování.

Nápad na vůz bez řidiče lze vysledovat až do Leonarda da Vinciho, který načrtl předprogramovatelný vozík v roce 1478 (vážně, na co ten chlap nepomyslel?). Ale až na výstavě Futurama General Motors, která měla premiéru na světovém veletrhu 1939, si vozy bez řidičů skutečně získaly pozornost veřejnosti. Expozice byla měřítkem toho, jak by svět mohl vypadat v roce 1960, jak si představoval GM, a na jeho malých dálnicích se promítaly auta, která řídila sama sebe. První pokusy o skutečný vývoj této technologie v 50. letech 20. století se zaměřily na takzvané inteligentní dálnice, což byly silnice s ocelovými kabely, které mohly automobily detekovat a sledovat [zdroje: Vanderbilt a Weber].

Dnešní auta bez řidiče, která procházejí silnice pomocí senzorů a počítačů ke snímání a interpretaci prostředí, vyšla ze 70. let. Tehdy inženýři z japonské strojírenské laboratoře Tsukuba úspěšně naprogramovali auto vybavené dvěma fotoaparáty a analogovým počítačem, aby sledovali bílé dopravní značky rychlostí 18,6 mil za hodinu (30 kilometrů za hodinu), i když mu to pomohla ocelová železnice [ zdroj: Weber]. V příštích několika desetiletích však univerzity a společnosti z celého světa využily vylepšení v počítačové technologii k vytvoření automobilů bez řidičů, kteří ve skutečných silničních testech skutečně fungovali celkem dobře.

V roce 2003 armáda Spojených států, pod Agenturou pro obranný výzkumný projekt (DARPA), rozhodla, že tato auta jsou připravena k závodu. Konkrétněji doufali, že náročné výzkumné vozy bez řidičů, které si budou navzájem konkurovat, by podnítily inovaci v technologii, která by mohla mít důležité vojenské aplikace. Tak se zrodila velká výzva DARPA. S cenou 1 milion dolarů na trati se týmy sešly v kalifornské poušti v roce 2004, aby uvolnily své nejvyšší autonomní rychlostní stroje, a výsledky byly dobře zajímavé [zdroj: Shipley]. Ale než se k tomu dostaneme, pojďme mluvit o technologii, kterou je zapotřebí k výrobě závodního automobilu bez řidiče.

Počítač Nvidia Drive PX 2 s autonomním vozidlem byl vystaven během veletrhu CES 2016 v Las Vegas. Nvidia říká, že nová platforma Drive PX 2, určená pro autonomní automobily, dokáže za sekundu zpracovat 24 bilionů hlubokých učení. REUTERS / Steve Marcus

Pravděpodobně nepřekvapuje, že technologie v závodních autech bez řidiče je podobná technologii ve vašem autě typu „run-of-the-mill“ (nebo dokonce poloautonomním). Je to proto, že navigace na závodní dráze a jízda po dálnici jsou stejné v mnoha základních ohledech: Oba vyžadují, abyste se drželi dál od ostatních automobilů, zůstali na určeném kurzu a vyhnuli se neočekávaným překážkám. Dokonce i pokročilejší závodní dovednosti, jako je co nejrychlejší výjezd do zatáčky bez vybočení, lze přirovnat k zatáčce po ledové dálnici. Závodní auta bez řidičů však stále čelí jedinečným výzvám a inženýři přišli s určitými geniálními způsoby, jak se s nimi vypořádat.

Typické auto bez řidiče používá různé senzory k pozorování svého okolí. Radarové senzory umístěné kolem automobilu mohou detekovat polohu vozidla ve vztahu k vozidlům v okolí. Videokamery pomáhají sledovat nedaleký provoz, ale také čtou semafory a dopravní značky a pomáhají vozu vyhýbat se překážkám, jako jsou chodci. Lidar - nebo radar - odrazí pulsy světla z okolí automobilu a vytvoří tak trojrozměrný pohled, který je užitečný pro identifikaci značení pruhu a okraje silnice. Počítač spojuje všechna tato data dohromady a podle toho manipuluje s řízením, zrychlením a brzděním [zdroj: Armstrong].

Závod vyžaduje ještě více od vozu bez řidiče. Vzhledem k vyšším rychlostem je zrychlení a brzdění mnohem těžší a doba reakce je mnohem kratší. Rovněž jsou nezbytné techniky, jako je určení nejlepší linie na odbočce, boj o polohu a kompenzace posunu zatížení během řízení. Mnoho z těchto dovedností je instinktivní pro řidiče závodních aut, ale auta bez řidiče to dokážou správně, pouze pokud jsou naprogramovány pomocí správného algoritmu [zdroj: Adams].

Co tedy má dělat závodnický technik?

Dívají se do hlav řidičů závodních aut - doslova. Jeden výzkumný tým ve Stanfordu ve skutečnosti spojil řidiče s elektrodami, které měřily mozkovou aktivitu, když závodily proti jiným automobilům. Informace získané z tohoto experimentu pomohly konstruktérům doladit počítačové systémy závodních aut bez řidiče. Například zkoumáním instinktivní reakce řidičů na člověka, když se vozidlo otočí ven, inženýři dokázali zlepšit načasování softwaru, který pomáhá stabilizovat auto [zdroj: Knapton].

„Šéf“ bez řidiče používá kombinaci „lidar“, radaru, vidění a mapování GPS systémů, aby „viděl“. K úspěšnému projíždění městským kurzem DARPA v roce 2007 používal pouze elektroniku. David Paul Morris / Getty Images

Připravili jste celou tuhle řeč o automobilových závodech bez řidiče vašeho vnitřního geeka na zelenou vlajku? No, nebuď příliš nadšený, protože stále ještě existuje pár uzlů, než bude sport připraven na hlavní čas.

Jistě, inženýři závodili s těmito vozidly více než deset let, ale vždy to nebylo nabité. Vezměte první oficiální automobilový závod bez řidičů, soutěž v terénu známou jako DARPA Grand Challenge z roku 2004 (zmínili jsme se o ní dříve, ale nechali jste si viset o výsledku). Z patnácti týmů, které odstartovaly, jich pouze šest ve skutečnosti udělalo ze startovního žlabu, aniž by se muselo stát bonkery. Ti, kteří to dokázali, byli schopni cestovat mezi 1,2 a 7,4 mil (1,9 až 11,9 km), než se zasekli na skále, vyrazili do plotu nebo se setkali s jiným neslavným zánikem. Tyto výsledky jsou ještě krutější, když se domníváte, že kurz byl 142 mil dlouhý [zdroj: Hooper].

Abychom byli spravedliví, DARPA Grand Challenge je o podpoře technologického pokroku a tímto krokem závod v roce 2005 nezklamal. Tentokrát se dostavilo dvacet tři vozidel a čtyřem se podařilo v rámci 10hodinového časového limitu snížit rychlost na 132 mil. „Stanley,“ auto ze Stanfordské univerzity skončilo nejprve s časem šesti hodin, 53 minut a 58 sekund. Byl to úžasný technologický úspěch, ale při průměrné rychlosti 19,1 mil za hodinu (30,7 kilometrů za hodinu) to bylo sotva srdeční bušení fanoušků akčních závodů, na které jsou zvyklí [zdroj: Hanlon].

Posledním automobilovým závodem bez řidičů DARPA byl Urban Challenge, který se konal v roce 2007. Tentokrát tým Carnegie Mellon porazil dalších 10 konkurentů, aby odnesli první cenu 2 miliony dolarů a dokončili 60mílový kurz 20 minut před dalším finišerem. Rychlosti byly opět pomalé: průměrně jen 14 mil za hodinu (22,5 km za hodinu). Snad největším čmuchem pro fanoušky závodu však bylo, že auta byla posuzována podle toho, jak dobře dodržují pravidla provozu. Co je to za rasu? [zdroj: Sofge]

Nadšenci závodu budou rádi vědět, že inženýři nyní pracují na závodních autech bez řidiče, která mohou jít mnohem, mnohem rychleji. Audford TTS na Stanfordské univerzitě, přezdívaný „Shelley“, si v poslední době získal velkou pozornost - a to z dobrého důvodu. V únoru 2015 se stalo prvním závodním autem bez řidiče, který porazil řidiče lidských závodů a porazil amatérského turistického šampiona třídy Davida Voddena v Thunderhill Raceway Park v Kalifornii o 0,4 sekundy [zdroj: Knapton].

Auta a závody bez řidiče: Zápas vyrobený v Hollywoodu

Přestože auta bez řidiče dosud závodila s ostatními auty, to nezastavilo producenty filmu a televize, aby si představovali, jak by to vypadalo. V epizodě „South Park“ z roku 2014 byl závod ve stylu animované show „Wacky Races“ v 60. letech a jedním z konkurentů bylo japonské auto bez řidiče. Sony Pictures má dokonce film v dílech s názvem "Driverless Car Race", který bude zobrazovat tato vozidla soutěžit na trase z Paříže do Pekingu [zdroje: Montgomery a Ramsey].

Formule E je už s řidiči docela v pohodě. Představte si, jak by závody vypadaly, když jsou auta během Roborace bez řidiče! Jed Leicester / LAT / Formula E prostřednictvím Getty Images

Poté, co se fanoušci motoristického sportu dozvěděli o současném stavu automobilových závodů bez řidičů, pravděpodobně přemýšlejí: „To je docela v pohodě, ale kdy uvidíme nějaké skutečné závodění?“ Skvělá otázka. A budete rádi, když uslyšíte, že odpověď bude brzy.

V listopadu 2015, závodní třída Formule E, pro elektrická vozidla, oznámila Roborace, mezinárodní závodní okruh pro elektrická vozidla bez řidiče. Plánuje se uspořádat tyto závody před každou událostí Formule E, počínaje sezónou 2016-2017. Roborace představí 10 týmů, které používají identická auta, takže konkurence skutečně povede k různým senzorům a počítačovým algoritmům, které týmové inženýry vytvoří, aby bylo auto autonomní. A nejlepší zpráva pro závodní fanoušky? Jeden ze zakladatelů události slibuje rychlosti až 186 mil za hodinu (299,3 km za hodinu) [zdroj: Davies].

Ale bude to někdo sledovat? To je velká otázka vznesená mnoha kritiky Roborace. Tyto pochybovače mají pocit, že pokud vyřadíte lidský element ze závodění, stane se méně zajímavým a možná se dokonce ani nekvalifikuje jako sport. Jsou to strategické nesprávné výpočty a pády, které lidé naladí, aby viděli, takže co se stane, pokud jsou počítače vyladěny, aby se těmto chybám vyhnuly? Jaké budou závody bez emocionálních oslav řidičů v kruhu vítězů? Existují dokonce obavy, že auta bez řidičů se v závodech stanou tak dobrými, že řidiči lidí zastarají.

Ne všichni však souhlasí. Příznivci tvrdí, že tento typ soutěže ve skutečnosti učiní sport mnohem přitažlivějším tím, že přiláká nový typ fanouška, který se o závody doopravdy moc nestaral. A co se týče lidského elementu, zastánci Roborace to také nevidí. Doufají, že inženýři převezmou tuto roli a konečně si užijí některé z reflektorů poté, co jsou pro většinu své kariéry odvedeni do laboratoře [zdroj: Fagnan].

Na konci, hlava Formule E nevidí jeho Roborace jako konec motoristického sportu. Spíše chce, aby fanoušci a konkurenti byli nadšení inovacemi - a možná se v tom trochu pobaví [zdroj: Khorounzhiy].

Vtip je na tobě

31. března 2012 společnost Google oznámila partnerství s NASCAR, aby vytvořila závodní divizi Google Racing pro automobily bez řidičů. Pokud vám toto načasování není podezřelé, mělo by to být. Další den gigant prohledávání internetu oznámil, že celá věc byla dubnový blázen Den žáru [zdroj: Google].

Poznámka autora: Jak funguje závodění aut bez řidiče

Nedbale sleduji, co se děje s auty bez řidiče, ale představa o jejich závodění je pro mě nový a nepochybně úžasný koncept. Při zkoumání tohoto článku jsem zjistil, že mě rozptylují videa z YouTube o raných závodech DARPA a další dobrodružství v autonomních závodech. Teď, když vím, že bude nová závodní série bez řidiče, mám velký zájem ji vidět. Myslím, že to z mě dělá jednoho z těch nových fanoušků, kteří doufali, že se ke sportu přilákají!

Související články

• 10 funkcí, které chceme vidět v autech s vlastním pohonem
• Auta bez řidiče nabízejí bezpečnější, levnější a efektivnější přepravu?
• Jak budou auta bez řidiče fungovat
• Co je městská výzva DARPA?
• Jak budou závodní vozy vypadat v roce 2025?

Další skvělé odkazy

• YouTube: 2004 DARPA Grand Challenge
• YouTube: „Shelley“, Stanfordovo robotické auto, zasáhne trať
• TED Talk: Budoucí závodní auto - 150 mil / h a žádný řidič

Prameny

• Armstrong, Jamesi. "Jak fungují auta bez řidiče?" Telegraf. 11. února 2015. (15. ledna 2016) http://www.telegraph.co.uk/motoring/motoringvideo/11308777/How-do-driverless-cars-work.html
• Bogost, Iane. "Tajná historie robotického auta." Atlantik. Listopad 2014. (15. ledna 2016) http://www.theatlantic.com/magazine/archive/2014/11/the-secret-history-of-the-robot-car/380791/
• DARPA. "Urban Challenge: Vítejte." 2007. (15. ledna 2016) http://archive.darpa.mil/grandchallenge/index.html
• Davies, Alexi. „Závodní auta s vlastním pohonem zajistí, aby silnice byly bezpečnější pro všechny.“ Kabelové. 2. prosince 2015. (15. ledna 2016) http://www.wired.com/2015/12/roborace-autonomous-vehicle-racing/
• Fagnan, Rene. "Stanovisko: 10 důvodů, proč nezbavit roborace." Motorsport.com. 13. prosince 2015. (14. ledna 2016) http://www.motorsport.com/formula-e/news/opinion-10-reasons-not-to-dismiss-roborace/
• Mistrovství Fia Formule E. „Formulář E a Kinetik oznamují podporu řady Driverless.“ 27. listopadu 2015. (11. ledna 2016) http://www.fiaformulae.com/en/news/2015/november/formula-e-kinetik-announce-roborace-a-global-driverless-championship.aspx
• Google. "Google Racing." 31. března 2012. (13. ledna 2016) https://archive.google.com/racing/
• Google. „Měsíční zpráva o projektu autovybavení Google.“ Prosinec 2015. (15. ledna 2016) https://static.googleusercontent.com/media/www.google.com/en//selfdrivingcar/files/reports/report-1215.pdf
• Hanlon, Mike. "Stanfordská univerzita vyhrála DARPA Grand Challenge Race pro roboty - pět kompletních kurzů." Gizmag. 9. října 2005. (15. ledna 2016) http://www.gizmag.com/go/4720/
• Hooper, Joseph. "Z DARPA Grand Challenge 2004 DARPA je Debacle v poušti." Populární věda. 4. června 2004. (12. ledna 2016) http://www.popsci.com/scitech/article/2004-06/darpa-grand-challenge-2004darpas-debacle-desert
• Khorounzhiy, Valentine. "Mistrovství bez řidičů nebude signalizovat konec Motorsportu - Agag." Motorsport.com. 27. listopadu 2015. (14. ledna 2016) http://www.motorsport.com/formula-e/news/driverless-championship-won-t-signal-end-of-motorsport-agag/
• Knapton, Sarah. "Auto bez řidiče Beats Racing Driver poprvé." Telegraf. 13. února 2015. (11. ledna 2016) http://www.telegraph.co.uk/news/science/science-news/11410261/Driverless-car-beats-racing-driver-for-first-time .html
• Montgomery, Kevine. "South Park odstraňuje absurdní válečnou válku s dopravou." Valleywag. 16. října 2014. (15. ledna 2016) http://valleywag.gawker.com/south-park-takes-down-techs-absurd-transportation-war-1647173429
• Vznešený, Jonathane. "Auta bez řidiče pro silnice, které nejsou závodní dráhou, říká Wolff." Motorsport.com. 26. prosince 2015. (11. ledna 2016) http://www.motorsport.com/formula-e/news/driverless-cars-for-roads-not-race-track-says-wolff-664866/
• Ramsey, Lydia. „Auto bez řidičů z Paříže do Pekingu by bylo téměř nemožné.“ „Populární věda. 19. února 2015. (11. ledna 2016) http://www.popsci.com/theres-going-be-movie-about-self-driving-car-races
• Shipley, Don. "DARPA plánuje velkou výzvu pro robotická pozemní vozidla." DARPA. 2. ledna 2003. (15. ledna 2016) http://archive.darpa.mil/grandchallenge04/media/announcement.pdf
• Sofge, Eriku. "Carnegie Mellon a šéf GM GM DARPA získají Urban Challenge." Populární mechanika. 2007. (15. ledna 2016) http://www.popularmechanics.com/technology/gadgets/a2250/4229973/
• Vanderbilt, Tom. "Autonomní auta v průběhu věků." Kabelové. 6. února 2012. (13. ledna 2016) http://www.wired.com/2012/02/autonomous-vehicle-history/
• Weber, Marc. „Kam dál? Historie autonomních vozidel.“ Muzeum počítačové historie. 2014. (15. ledna 2016) http://www.computerhistory.org/atchm/where-to-a-history-of-autonomous-vehicles/