Jak działa wyścigi samochodowe bez kierowców

„Junior”, Volkswagen Passat z 2006 roku, mocno zmodyfikowany i zrobotyzowany przez zespół z Uniwersytetu Stanforda, przekracza linię mety podczas DARPA Urban Challenge 2004 w Victorville w Kalifornii. Samochody nie miały kierowców i nie były zdalnie sterowane. TANGI QUEMENER / AFP / Getty Images

Wysokie światła stadionu przeświecają przez chmary latających owadów, oświetlając żużel w ciepłą, parną noc. Tysiące ludzi pakują stoiska. Ich głowy obracają się, gdy samochody wyścigowe na zakrętach przemykają i robią to od nowa. Niski szmer tłumu wybucha w ochrypłe wiwaty, gdy jeden samochód mija drugi, ledwo unikając zderzenia. To tylko kolejna pełna akcji noc na torze wyścigowym - a przynajmniej tak jest?

Jeszcze jedno okrążenie. Fani wstają i głośno krzyczą, gdy samochody walczą o pozycję. Gdy liderzy ryczą wokół ostatniego zakrętu i udają się na odcinek domowy, jasne jest, że będzie wykończenie zdjęć. Zaledwie kilka centymetrów dzieli zwycięzcę od zdobywcy drugiego miejsca, gdy płyną pod banderą w szachownicę. Tłum szaleje!

Wtedy zauważysz coś dziwnego. Gdy samochód zajmujący pierwsze miejsce zwalnia, aby zająć okrążenie zwycięstwa, staje się oczywiste, że na miejscu kierowcy nie ma nikogo. Czy samochód jest zdalnie sterowany? Czy kierowca wyskoczył? Nie. Niesamowite, że samochód sam się prowadzi.

Chociaż ten scenariusz jeszcze się nie sprawdził w prawdziwym życiu, to tylko kwestia czasu. Inżynierowie poczynili niesamowite postępy w projektowaniu i testowaniu samochodów autonomicznych od czasu wprowadzenia pierwszych prototypów w latach 70. Być może przede wszystkim projekt samojeżdżącego samochodu Google zarejestrował ponad 1,3 miliona mil jazdy sterowanej programowo od 2009 do grudnia 2015 roku [źródło: Google]. A ponieważ to jest Ameryka, inżynierowie już próbowali ścigać się swoimi dziełami, choć w indywidualnych jeździe na czas, a nie bezpośrednio przeciwko sobie..

Jak więc zaczęły się wyścigi samochodowe bez kierowcy? Czym różni się ściganie tych samochodów po torze od jazdy autostradą? Czy wyścigi samochodowe bez kierowców ostatecznie pozbawiają zawodowych kierowców pracy? Rozwiążemy te pytania i nie tylko, ale pozostawiamy Ci prowadzenie. Więc chwyć tę mysz i kliknij!

Zawartość

1. Początki wyścigów samochodowych bez kierowców
2. Technologia bezzałogowych samochodów wyścigowych
3. Wyścigi bez kierowców
4. Przyszłość wyścigów samochodowych bez kierowców

Czy Leonardo da Vinci narysował pierwszy samochód bez kierowcy? SSPL / Getty Images

Oczywiście samochody bez kierowcy nie zostały wynalezione tylko po to, abyśmy mogli ścigać się nimi po torze. Jasne, to całkiem niesamowite, ale prawdziwy powód był bardziej praktyczny. Gdyby samochody prowadziły się same, osoby, które polegają na innych w transporcie ze względu na wiek lub niepełnosprawność, mogłyby mieć znacznie większą niezależność, nie wspominając o zwykłym dojeżdżającym do pracy, który mógłby mieć więcej czasu na relaks. Jako dodatkowy bonus, samochody bez kierowcy mogą zmniejszyć zatory, zmniejszyć liczbę wypadków, zmniejszyć zużycie paliwa, a nawet zmniejszyć zapotrzebowanie na miejsca parkingowe..

Pomysł na samochód bez kierowcy wywodzi się z czasów Leonarda da Vinci, który naszkicował wstępnie zaprogramowany wózek w 1478 roku (serio, o czym ten facet nie pomyślał?). Jednak dopiero premiera wystawy „Futurama” firmy General Motors na Światowych Targach w 1939 roku sprawiła, że ​​samochody autonomiczne naprawdę przyciągnęły uwagę opinii publicznej. Wystawa była makietą pokazującą, jak świat może wyglądać w 1960 roku, zgodnie z wizją GM, a na jej małych autostradach widoczne były samochody, które same jeździły. Wczesne próby rzeczywistego opracowania tej technologii w latach pięćdziesiątych XX wieku koncentrowały się na tzw. Inteligentnych autostradach, czyli drogach otoczonych stalowymi kablami, które samochody mogły wykrywać i śledzić [źródła: Vanderbilt i Weber].

Dzisiejsze samochody bez kierowcy, które poruszają się po drogach za pomocą czujników i komputerów do skanowania i interpretacji otoczenia, pochodzą z lat 70. Wtedy inżynierowie z japońskiego Tsukuba Mechanical Engineering Laboratory z powodzeniem zaprogramowali samochód wyposażony w dwie kamery i komputer analogowy, aby podążał za białymi znakami drogowymi z niesamowitą prędkością 18,6 mil na godzinę (30 kilometrów na godzinę), chociaż pomogła mu stalowa szyna [ źródło: Weber]. Jednak w ciągu następnych kilku dziesięcioleci uniwersytety i firmy na całym świecie wykorzystywały udoskonalenia technologii komputerowej do tworzenia bezzałogowych samochodów, które faktycznie radziły sobie całkiem dobrze w rzeczywistych testach drogowych..

W 2003 roku wojsko Stanów Zjednoczonych, w ramach Agencji Zaawansowanych Projektów Badawczych w Obronie (DARPA), zdecydowało, że samochody te są gotowe do wyścigów. Mówiąc dokładniej, mieli nadzieję, że rywalizacja między naukowcami zajmującymi się samochodami bez kierowcy pobudzi innowacje w technologii, która może mieć istotne zastosowania wojskowe. W ten sposób narodziło się DARPA Grand Challenge. Z nagrodą w wysokości 1 miliona dolarów zespoły zebrały się na kalifornijskiej pustyni w 2004 roku, aby wypuścić swoje ostateczne autonomiczne maszyny prędkości, a wyniki były, cóż, interesujące [źródło: Shipley]. Ale zanim do tego dojdziemy, porozmawiajmy o technologii potrzebnej do zbudowania samochodu wyścigowego bez kierowcy.

Komputer pojazdu autonomicznego Nvidia Drive PX 2 był prezentowany podczas targów CES 2016 w Las Vegas. Nvidia twierdzi, że nowa platforma Drive PX 2, zaprojektowana dla samochodów autonomicznych, może przetwarzać 24 biliony operacji głębokiego uczenia na sekundę. REUTERS / Steve Marcus

Prawdopodobnie nie jest zaskakujące, że technologia zastosowana w samochodach wyścigowych bez kierowcy jest podobna do tej w zwykłym autonomicznym (lub nawet częściowo autonomicznym) samochodzie. Dzieje się tak, ponieważ nawigacja po torze wyścigowym i jazda autostradą są do siebie podobne pod wieloma podstawowymi względami: oba wymagają trzymania się z dala od innych samochodów, trzymania się wyznaczonego kursu i unikania nieoczekiwanych przeszkód. Jeszcze bardziej zaawansowane umiejętności wyścigowe, takie jak jak najszybsze pokonywanie zakrętu bez wyjeżdżania z samochodu, można porównać do skręcania na oblodzonej autostradzie. Mimo to samochody wyścigowe bez kierowców stają przed wyjątkowymi wyzwaniami, a inżynierowie wymyślili całkiem genialne sposoby radzenia sobie z nimi.

Typowy samochód bez kierowcy wykorzystuje różnorodne czujniki do obserwacji otoczenia. Czujniki radarowe rozmieszczone wokół samochodu mogą wykrywać pozycję pojazdu w odniesieniu do otaczających go samochodów. Kamery wideo pomagają śledzić pobliski ruch uliczny, ale odczytują także sygnalizację świetlną i znaki drogowe oraz pomagają samochodowi omijać przeszkody, takie jak piesi. Lidar - lub radar świetlny - odbija impulsy światła od otoczenia samochodu, tworząc trójwymiarowy widok, który jest przydatny do identyfikacji oznaczeń pasów ruchu i krawędzi jezdni. Komputer zbiera wszystkie te dane i odpowiednio manipuluje sterowaniem, przyspieszeniem i hamowaniem [źródło: Armstrong].

Wyścigi wymagają jeszcze więcej od samochodu bez kierowcy. Biorąc pod uwagę wyższe prędkości, przyspieszanie i hamowanie jest znacznie trudniejsze, a czas reakcji jest znacznie krótszy. Techniki takie jak wyznaczanie najlepszej linii w zakręcie, walka o pozycję i kompensowanie przesunięcia obciążenia podczas sterowania są również niezbędne. Wiele z tych umiejętności jest instynktownych dla kierowców wyścigowych, ale samochody bez kierowcy mogą to zrobić dobrze tylko wtedy, gdy są zaprogramowane odpowiednim algorytmem [źródło: Adams].

Co więc może zrobić inżynier mający wyzwanie wyścigowe?

Zaglądają do głów kierowców wyścigowych - dosłownie. Jeden zespół badawczy ze Stanford podłączył kierowców do elektrod, które mierzyły aktywność mózgu, gdy ścigali się z innymi samochodami. Informacje zebrane podczas tego eksperymentu pomogły inżynierom w dostosowaniu systemów komputerowych w samochodach wyścigowych bez kierowców. Na przykład, badając instynktowną reakcję ludzkich kierowców, gdy pojazd obraca się na zakręcie, inżynierowie byli w stanie poprawić synchronizację oprogramowania, które pomaga ustabilizować samochód [źródło: Knapton].

„Boss” bez kierowcy wykorzystuje kombinację lidara, radaru, systemu wizyjnego i mapowania GPS, aby „widzieć”. Używał tylko elektroniki, aby pomyślnie pokonać 60-milowy miejski tor DARPA w 2007 roku. David Paul Morris / Getty Images

Czy cała ta rozmowa o wyścigach samochodowych bez kierowców przygotowała twojego wewnętrznego maniaka na zieloną flagę? Cóż, nie ekscytuj się zbytnio, ponieważ wciąż są pewne problemy do rozwiązania, zanim sport będzie gotowy na najlepszy czas.

Jasne, inżynierowie ścigają się tymi pojazdami od ponad dekady, ale nie zawsze było to pełne akcji. Weź udział w pierwszym oficjalnym wyścigu samochodów bez kierowców, wyścigu terenowym znanym jako 2004 DARPA Grand Challenge (wspominaliśmy o tym wcześniej, ale pozostawiliśmy Cię w niepewności co do wyniku). Z piętnastu drużyn, które wystartowały, tylko sześć faktycznie wyszło z rynny startowej bez popadania w szaleństwo. Ci, którym się udało, byli w stanie pokonać odległość od 1,2 do 7,4 mili (1,9 do 11,9 km), zanim utknęli na skale, wpadli w płot lub napotkali inną haniebną śmierć. Te wyniki są jeszcze bardziej godne uwagi, jeśli weźmie się pod uwagę, że kurs miał 142 mile długości [źródło: Hooper].

Aby być uczciwym, w DARPA Grand Challenge chodzi o zachęcanie do postępu technologicznego i pod tym względem wyścig w 2005 roku nie zawiódł. Tym razem wjechały 23 pojazdy, a czterem udało się pokonać trasę 132 mil w ciągu 10 godzin. „Stanley”, samochód ze Stanford University, zajął pierwsze miejsce z czasem sześciu godzin, 53 minut i 58 sekund. Było to niesamowite osiągnięcie technologiczne, ale przy średniej prędkości 19,1 mil na godzinę (30,7 km na godzinę) nie było to takie bicie serca, do jakiego przyzwyczajeni są fani wyścigów akcji [źródło: Hanlon].

Ostatnim wyścigiem samochodów bez kierowców DARPA był Urban Challenge, który odbył się w 2007 roku. Tym razem zespół Carnegie Mellon pokonał 10 innych zawodników, aby zgarnąć główną nagrodę w wysokości 2 milionów dolarów, pokonując 60-milową trasę 20 minut przed następnym finiszem. Znowu prędkości były niskie: średnio tylko 14 mil na godzinę (22,5 kilometrów na godzinę). Być może największym problemem dla fanów wyścigów było jednak to, że samochody były oceniane na podstawie tego, jak dobrze przestrzegały przepisów ruchu drogowego. Co to za rasa? [źródło: Sofge]

Entuzjaści wyścigów ucieszą się, wiedząc, że inżynierowie pracują teraz nad samochodami wyścigowymi bez kierowców, które mogą jechać znacznie, znacznie szybciej. Audi TTS Uniwersytetu Stanforda, nazywane „Shelley”, zyskało ostatnio wiele uwagi - i nie bez powodu. W lutym 2015 r. Jako pierwszy samochód wyścigowy bez kierowcy pokonał kierowcę wyścigowego człowieka, pokonując mistrza amatorskiej klasy touring Davida Voddena na kalifornijskim Thunderhill Raceway Park o 0,4 sekundy [źródło: Knapton].

Samochody bez kierowców i wyścigi: mecz wyprodukowany w Hollywood

Mimo że samochody bez kierowców nie ścigały się jeszcze z innymi samochodami, nie powstrzymało to producentów filmowych i telewizyjnych przed wyobrażeniem sobie, jak by to wyglądało. W odcinku „South Park” z 2014 roku odbył się wyścig w stylu animowanego programu „Wacky Races” z lat 60. XX wieku, a jednym z uczestników był japoński samochód bez kierowcy. Sony Pictures ma nawet w przygotowaniu film zatytułowany „Driverless Car Race”, który przedstawi te pojazdy rywalizujące na trasie z Paryża do Pekinu [źródła: Montgomery i Ramsey].

Formuła E jest już całkiem fajna z kierowcami. Wyobraź sobie, jak wyglądałyby wyścigi, gdy samochody są bez kierowcy podczas Roborace! Jed Leicester / LAT / Formula E przez Getty Images

Słysząc o obecnym stanie wyścigów samochodowych bez kierowców, fani sportów motorowych prawdopodobnie myślą: „To całkiem fajne, ale kiedy zobaczymy PRAWDZIWE wyścigi?” Świetne pytanie. Z przyjemnością usłyszysz, że odpowiedź nadejdzie wkrótce.

W listopadzie 2015 r. Formuła E, klasa wyścigowa samochodów elektrycznych, ogłosiła Roborace, międzynarodowy tor wyścigowy dla bezzałogowych pojazdów elektrycznych. Plan zakłada rozgrywanie tych wyścigów przed każdym wydarzeniem Formuły E, począwszy od sezonu 2016-2017. Roborace będzie składać się z 10 zespołów korzystających z identycznych samochodów, więc konkurencja sprowadzi się do różnych czujników i algorytmów komputerowych, które inżynierowie zespołu tworzą, aby samochód stał się autonomiczny. A najlepsza wiadomość dla fanów wyścigów? Jeden z założycieli imprezy obiecuje prędkość do 186 mil na godzinę (299,3 kilometrów na godzinę) [źródło: Davies].

Ale czy ktoś to obejrzy? To wielkie pytanie zadane przez wielu krytyków Roborace. Ci wątpiący uważają, że jeśli wyrzuci się ludzki element z wyścigów, staje się mniej interesujący i być może nawet nie kwalifikuje się jako sport. To strategiczne błędy w obliczeniach i awarie, do których ludzie dostrajają się, aby zobaczyć, więc co się stanie, jeśli komputery zostaną dostrojone, aby uniknąć tych błędów? Czym będą wyścigi bez emocjonalnego świętowania kierowców w gronie zwycięzców? Istnieje nawet obawa, że ​​samochody bez kierowcy staną się tak dobre w wyścigach, że ludzcy kierowcy staną się przestarzali.

Jednak nie wszyscy się z tym zgadzają. Zwolennicy twierdzą, że tego typu zawody w rzeczywistości sprawią, że sport będzie o wiele bardziej atrakcyjny, przyciągając nowy typ kibiców, którzy wcześniej tak naprawdę nie dbali o wyścigi. A jeśli chodzi o element ludzki, zwolennicy Roborace również nie widzą, że to zniknie. Mają nadzieję, że inżynierowie odegrają tę rolę, ciesząc się wreszcie niektórymi z reflektorów po tym, jak spędzili większość swojej kariery w laboratorium [źródło: Fagnan].

W końcu szef Formuły E nie uważa Roborace'a za koniec sportów motorowych. Raczej chce, aby fani i konkurenci byli podekscytowani innowacjami - i być może trochę się przy tym bawili [źródło: Khorounzhiy].

Żart z ciebie

31 marca 2012 r. Firma Google ogłosiła partnerstwo z NASCAR w celu utworzenia Google Racing, działu wyścigów samochodów autonomicznych. Jeśli ten moment nie jest dla ciebie podejrzany, powinien być. Następnego dnia gigant wyszukiwania internetowego ogłosił, że cała sprawa to żart na prima aprilis [źródło: Google].

Uwaga autora: Jak działają wyścigi samochodowe bez kierowców

Od niechcenia śledzę to, co dzieje się z samochodami bez kierowcy, ale idea ścigania się nimi jest dla mnie nową i niewątpliwie niesamowitą koncepcją. Podczas badania tego artykułu zauważyłem, że rozpraszają mnie filmy z YouTube przedstawiające wczesne wyścigi DARPA i inne przygody w wyścigach autonomicznych. Teraz, gdy wiem, że pojawi się nowa seria wyścigów bez kierowców, jestem bardzo zainteresowany jej zobaczeniem. Myślę, że to czyni mnie jednym z tych nowych kibiców, którzy chcieliby przyciągnąć do sportu!

Powiązane artykuły

• 10 funkcji, które chcemy zobaczyć w samochodach autonomicznych
• Czy samochody bez kierowcy oferują bezpieczniejszy, tańszy i bardziej wydajny transport?
• Jak będą działać samochody bez kierowcy
• Co to jest DARPA Urban Challenge?
• Jak będą wyglądały samochody wyścigowe w 2025 roku?

Więcej świetnych linków

• YouTube: Wielkie Wyzwanie DARPA 2004
• YouTube: „Shelley”, Stanford's Robotic Car, Hits the Track
• TED Talk: The Future Race Car - 150 mph i No Driver

Źródła

• Armstrong, James. „Jak działają samochody bez kierowcy?” Telegraf. 11 lutego 2015 r. (15 stycznia 2016 r.) Http://www.telegraph.co.uk/motoring/motoringvideo/11308777/How-do-driverless-cars-work.html
• Bogost, Ian. „Sekretna historia samochodu robota”. Atlantycki. Listopad 2014. (15 stycznia 2016) http://www.theatlantic.com/magazine/archive/2014/11/the-secret-history-of-the-robot-car/380791/
• DARPA. „Urban Challenge: Welcome”. 2007. (15 stycznia 2016) http://archive.darpa.mil/grandchallenge/index.html
• Davies, Alex. „Wyścigi samojezdnych samochodów sprawią, że drogi będą bezpieczniejsze dla wszystkich”. Przewodowy. 2 grudnia 2015 r. (15 stycznia 2016 r.) Http://www.wired.com/2015/12/roborace-autonomous-vehicle-racing/
• Fagnan, Rene. „Opinia: 10 powodów, aby nie zwolnić Roborace'a”. Motorsport.com. 13 grudnia 2015 r. (14 stycznia 2016 r.) Http://www.motorsport.com/formula-e/news/opinion-10-reasons-not-to-dismiss-roborace/
• Mistrzostwa Fia Formuły E. „Formuła E i Kinetik ogłaszają serię bez sterowników”. 27 listopada 2015 r. (11 stycznia 2016 r.) Http://www.fiaformulae.com/en/news/2015/november/formula-e-kinetik-announce-roborace-a-global-driverless-championship.aspx
• Google. „Google Racing”. 31 marca 2012 r. (13 stycznia 2016 r.) Https://archive.google.com/racing/
• Google. „Raport miesięczny Google dotyczący projektów samochodów samojezdnych”. Grudzień 2015 r. (15 stycznia 2016 r.) Https://static.googleusercontent.com/media/www.google.com/en//selfdrivingcar/files/reports/report-1215.pdf
• Hanlon, Mike. „Uniwersytet Stanford wygrywa DARPA Grand Challenge Race for Robots - Five Complete Course”. Gizmag. 9 października 2005. (15 stycznia 2016) http://www.gizmag.com/go/4720/
• Hooper, Joseph. „Z DARPA Grand Challenge 2004 DARPA's Debacle in the Desert”. Popularna nauka. 4 czerwca 2004 r. (12 stycznia 2016 r.) Http://www.popsci.com/scitech/article/2004-06/darpa-grand-challenge-2004darpas-debacle-desert
• Khorounzhiy, Valentin. „Mistrzostwa bez kierowców nie będą sygnałem końca sportów motorowych - Agag”. Motorsport.com. 27 listopada 2015 r. (14 stycznia 2016 r.) Http://www.motorsport.com/formula-e/news/driverless-championship-won-t-signal-end-of-motorsport-agag/
• Knapton, Sarah. „Driverless Car Beats Racing Driver po raz pierwszy”. Telegraf. 13 lutego 2015 r. (11 stycznia 2016 r.) Http://www.telegraph.co.uk/news/science/science-news/11410261/Driverless-car-beats-racing-driver-for-first-time .html
• Montgomery, Kevin. „South Park pokonuje absurdalną wojnę transportową technologii”. Valleywag. 16 października 2014 r. (15 stycznia 2016 r.) Http://valleywag.gawker.com/south-park-takes-down-techs-absurd-transportation-war-1647173429
• Szlachetnie, Jonathan. „Samochody bez kierowców na drogi, a nie tor wyścigowy, mówi Wolff”. Motorsport.com. 26 grudnia 2015 r. (11 stycznia 2016 r.) Http://www.motorsport.com/formula-e/news/driverless-cars-for-roads-not-race-track-says-wolff-664866/
• Ramsey, Lydia. „Wyścig bez kierowcy z Paryża do Pekinu byłby prawie niemożliwy”. Popularnonaukowa. 19 lutego 2015 r. (11 stycznia 2016 r.) Http://www.popsci.com/theres-going-be-movie-about-self-driving-car-races
• Shipley, Don. „DARPA planuje wielkie wyzwanie dla robotów naziemnych”. DARPA. 2 stycznia 2003 r. (15 stycznia 2016 r.) Http://archive.darpa.mil/grandchallenge04/media/announcement.pdf
• Sofge, Erik. „Carnegie Mellon i szef GM wygrywają DARPA Urban Challenge”. Popularna mechanika. 2007. (15 stycznia 2016) http://www.popularmechanics.com/technology/gadgets/a2250/4229973/
• Vanderbilt, Tom. „Autonomiczne samochody na przestrzeni wieków”. Przewodowy. 6 lutego 2012 r. (13 stycznia 2016 r.) Http://www.wired.com/2012/02/autonomous-vehicle-history/
• Weber, Marc. „Dokąd? Historia pojazdów autonomicznych”. Muzeum Historii Komputerów. 2014. (15 stycznia 2016) http://www.computerhistory.org/atchm/where-to-a-history-of-autonomous-vehicles/