Когда наступит эпоха роботов?

Являются ли представленные компаниями DHL и Amazon беспилотники для доставки грузов всего лишь маркетинговым ходом, мы узнаем, пожалуй, лишь через несколько лет. Но другие автономные дроны уже довольно давно применяются на практике, впрочем, как и самоуправляемые автомобили, — по крайней мере, в пилотных проектах.

Стоимость беспилотных дронов колеблется от 20 000 рублей за развлекательный аппарат от Parrot до 3 млн. рублей за модель md4-1000 от Microdrones, которую использует DHL.

Однако перед тем как роботы с ИИ массово войдут в наш мир, они должны преодолеть множество как технических, так и правовых препятствий.

Беспилотники едва ли могут приниматься в расчет как машины для массового применения, но все равно являются интересным решением для специальных задач, таких как оказание скорой медицинской помощи.

Хорошим при­мером является немецкий проект Defi-Copter: устройство, которое можно вызвать посредством приложения на мобильном гаджете, доставляет дефибриллятор в труднодоступные области. Прототип охватывает территорию радиусом 10 км и спускает прибор на место с помощью мини-парашюта.

Разработчики, компания Height-Tech, равно как и фирмы Aibotix и Microdrones, уже несколько лет предлагают подобные беспилотники для разных целей. Небольшие летательные аппараты производят съемку с воздуха, инспектируют мосты или опоры линий электропередач, а также могут наблюдать за большим количеством людей при массовых волнениях.

Высокая стоимость профессиональных беспилотников обусловлена в первую очередь дополнительным оборудованием. Так, модель md4-1000 можно оснастить не только обычной камерой, но и тепловизионной, а также датчиком газа.

В остальном беспилотники с несущими винтами едва ли отличаются друг от друга. Стандартное оборудование включает в себя такие датчики (см. рис. справа), как гироскоп, измеряющий наклон осей, или ультразвуковые модули для оценки расстояния.

Сигналы датчиков и блока управления обрабатываются небольшим компьютером. В беспилотнике Parrot, например, установлен чип ARM Cor­tex A8 (который применялся в первом Samsung Galaxy S) с частотой 1 ГГц и ОЗУ 1 Гбайт.

Дрон всегда запускается с земли либо с помощью системы ручного дистанционного управления, либо посредством программного обеспечения, которое автоматически управляет устройством.

Беспилотники от Microdrones летают по заданным маршрутам, которые определяются по спутниковым снимкам Google Earth или на основе своих собственных аэрофотоснимков, полученных с беспилотников. Используя дополнительный модуль POI-Orbit (Point of Interest, сокращенно POI) можно даже создать маршрут в виде орбиты вокруг объекта. Таким образом, беспилотник облетит, например, вокруг ветряного колеса и проведет видеосъемку для инспекции.

Однако министерства транспорта считают, что даже если беспилотники смогут летать самостоятельно, они всегда должны находиться в поле зрения человека, который сможет предотвратить аварию с помощью дистанционного управления.

К тому же дроны не должны подниматься на высоту более 100 метров и нарушать границы частной жизни людей (например, путем фото- и видеосъемки).

В рамках этих положений допускается индивидуальное использование беспилотников, а варианты промышленного применения должны быть тщательно согласованы с управлениями по вопросам воздушного сообщения соответствующих федеральных земель.

Эти же положения имеют силу для беспилотников, осуществляющих доставки грузов, которые сталкиваются с еще более жесткими требованиями. Например: требуется ли наличие специальной посадочной площадки у грузополучателя? И как можно защитить аппараты от вандализма и кражи?

Ни Amazon, ни DHL пока не смогли ответить нам на эти вопросы. Их беспилотники до сих пор находятся на стадии технико-экономического обоснования.

Автономный полет дронов без риска сноса их ветром с маршрута или столкновения с деревом — уже выдающееся техническое достижение. Однако перед самоуправляемыми автомобилями стоит гораздо более сложная задача, так как они вынуждены действовать в очень непростом ми­ре жестко ограниченных узких полос, правил дорожного движения и сигналов светофоров. К тому же действия людей не всегда предсказуемы, а иногда просто иррациональны.

Поэтому концепция применения автономных автомобилей все еще выглядит как научная фантастика: в полностью самостоятельно управляемом транспортном потоке не было бы пробок, аварий, проблем с парковкой, и все это — на фоне уменьшенного воздействия на окружающую среду.

С лазером, радаром и камерой — на дороги

Для людей такая перспектива обещает повышенную мобильность: поездки без стресса и меньшие затраты на техобслуживание и страхование.

Сегодня мы еще крайне далеки от подобных решений, потому что объединение множества необходимых для этого интеллектуальных подсистем — длительный процесс, который начался уже десятилетия назад.

В 80-е годы при торможении и разгоне нашли применение системы ABS и управления тяговым усилием. Позже к ним присоединились системы слежения за дорожной разметкой и автоматической парковки, которые звуковыми сигналами предупреждали водителя о риске съезда с дороги или столкновения с объектами.

В наше время совершенствование и комбинирование этих технологий проводят почти все крупные автопроизводители.

Например, некоторые модели от BMW и Audi способны самостоятельно двигаться в пробке. Volvo может автоматически припарковать автомобиль, в то время как водитель стоит рядом со свободным местом, которое он нашел с помощью смартфона.

В Сингапуре машина-челнок самостоятельно перевозит восемь человек по маршруту длиной около километра со скоростью 20 км/ч. Применяемая при этом модель Induct Navia ориентируется благодаря системе LiDAR, которую Google тестирует уже несколько лет, а Ford — не так давно.

LiDAR в принципе представляет собой радар со световыми элементами. С помощью 64 вращающихся лазерных лучей она формирует более миллиона точек измерения в секунду. Из них создается 3D-модель окрестностей, которая комбинируется с уже известным картографическим материалом.

Поддержка системы осуществляется благодаря радару, камере и GPS. С 2009 года компания Google тестирует подобные автомобили: проехав более 500 000 км, они не стали причиной ни одной аварии.

Google намечает запуск автомобилей с полностью автономным управлением уже на 2018 год. Американский стартап-проект Uber — объединение служб вызова частного такси и проката лимузинов — уже выразил желание приобрести 2500 таких Google-машин.

Компания Mercedes также продемонстрировала автономный автомобиль, когда модель S500 с системой Intelligent Drive проехала по маршруту длиной около 100 км — из Мангейма в Пфорцхайм.

Intelligent Drive базируется на системах, в настоящее время уже применяемых в автомобилях E- и S-класса: Distronic Plus с вспомогательной системой рулевого управления и Stop&Go-Pilot для автономного управления машиной в пробках. Кроме того, анализ окрестностей осуществляют 3D-камера на зеркале заднего вида, две обычные камеры, измерительные радары с различной дальностью действия, ультразвуковые датчики и опциональные инфракрасные и тепловизионные камеры.

При этом в час поступает около 300 Гбайт данных, с помощью которых бортовой процессор в реальном времени определяет, должен ли автомобиль уклониться от объекта или как он поведет себя на перекрестке.

При максимальной скорости компьютер сравнивает принятые сигналы с данными карты десять раз в секунду. На этой карте с точностью до десяти сантиметров были указаны все светофоры и пешеходные переходы.

Карта была создана для тестового маршрута, так как существующие спутниковые снимки были слишком неопределенными, — настолько точные карты являются важным условием серийного при­менения. Разумеется, записи должны быстро обновляться.

Следующей проблемой, согласно данным Mercedes, является сугубо прагматическая задача: распознавание светофоров.

Здесь техника сталкивается с теми же трудностями, что и человек: светофоры часто расположены под неудобным углом или на них светит ослепляюще яркое солнце. Однако распознавание объектов — лишь малая часть проблемы.

Профессор Франк Кирхнер, руководитель Центра робототехнических инноваций европейского исследовательского центра по искусственному интеллекту, утверждает: «Большой и еще не решенной проблемой является расположение обнаруженных объектов в контексте».

Человек с легкостью отделяет важную информацию от неважной и гибко реагирует на нее, а вот для компьютера это по-прежнему нелегко, особенно если он сталкивается еще и с иррациональным поведением других участников дорожного движения. Возможным решением данной задачи может быть применение системы Car-to-X-Kommunikation, благодаря которой автомобиль обменивается данными с другими транспортными средствами и инфраструктурой.

Будущее зависит от закона 1968 года

По словам Кирхнера, уже через 5 лет автомобили с автономным управлением могли бы выехать на улицы: «по крайней мере, на магистрали, потому что их окрестности проще и лучше поддаются формализации».

Его оценка си­туации совпадает с оценками различных экспертов автомобильной промышленности. Mercedes рассчи­тывает выйти на рынок с подобными продуктами примерно к концу текущего десятилетия.

А в британском городе Милтон-Кинс уже в 2015 году в ходе первого тестирования двадцать «самостоятельных» автомобилей будут развозить пассажиров по центральной части. В 2017-м их число увеличится до ста штук.

Однако переход к реализации идеи зависит в том числе и от юридических тонкостей: например, до сих пор действуют положения Венской конвенции о дорожном движении от 1968 года, статья 8 которой гласит: «Каждое транспортное средство […] должно иметь водителя».

Поэтому вспомогательные системы, такие как парктроник или ассистент Stop-and-Go, имеют право применяться только в том случае, если водитель может в любой момент взять на себя полный контроль над транспортным средством.

Также необходимо скорректировать директиву ЕС о системах рулевого управления в автомобилях, гласящую: «Применение систем рулевого управления, в которых водитель не затрачивает энергии на создание сил поворота колес, не допускается».

Mercedes ожидает изменения документов в течение ближайших трех-четырех лет. Однако даже с новыми директивами и «черным ящиком», фиксирующим все данные от камер и датчиков для возможности реконструкции причины аварии, остается открытым вопрос: кто же несет ответственность в случае аварий: владелец автомобиля или все же производитель?

Фотографии в статье: компании-производители; Induct-technology; Google Inc.