تصویر: خلبان خودکار تسلا رانندگی بدون دست را امکان پذیر می کند، اما این به این معنی نیست که رانندگان چشم خود را از جاده بردارند. مارکوس زاخر / فلیکر، CC BY-NC

هنگام رانندگی در جاده، از دست دادن چراغ های چشمک زن موتورهای آتش نشانی، آمبولانس ها و اتومبیل های پلیس پیش رو دشوار است. اما حداقل در 11 مورد در سه سال و نیم گذشته، سیستم کمک راننده پیشرفته تسلا این کار را انجام داد. این منجر به 11 تصادف شد که در آن تسلا با وسایل نقلیه اورژانس یا سایر وسایل نقلیه در آن صحنه برخورد کرد، که منجر به زخمی شدن 17 نفر و کشته شدن یک نفر شد.
وسایل نقلیه خودکار سطح 4 و 5 واقعا "بدون راننده" هستند - به این معنی که راننده انسانی اصلاً مورد نیاز نیست. اداره ملی ایمنی حمل و نقل بزرگراه در واکنش به تصادفات، تحقیقاتی را در مورد سیستم خلبان خودکار تسلا آغاز کرده است. این حوادث بین ژانویه 2018 و جولای 2021 در آریزونا، کالیفرنیا، کانکتیکات، فلوریدا، ایندیانا، ماساچوست، میشیگان، کارولینای شمالی و تگزاس رخ داد. این پویش 765،000 خودرو تسلا را پوشش می دهد - این تقریباً هر خودرویی است که این شرکت در هفت سال گذشته ساخته است. همچنین این اولین بار نیست که دولت فدرال در مورد خلبان خودکار تسلا تحقیق می کند.

به عنوان یک محقق که خودروهای خودران را مطالعه می کند من معتقدم که این تحقیقات، تسلا را تحت فشار قرار می دهد تا فناوری هایی را که شرکت در خلبان خودکار استفاده می کند، مجددا ارزیابی کند و این می تواند بر آینده سیستم های کمک راننده و خودروهای خودران تأثیر بگذارد.

نحوه کار خلبان خودکار تسلا

خلبان خودکار تسلا از دوربین، رادار و حسگرهای فراصوت برای پشتیبانی از دو ویژگی اصلی استفاده می کند: کروز کنترل (یا مهار سرعت) آگاه از ترافیک و اوتواستیِر (Autosteer) یا هدایت خودکار.

کروز کنترل آگاه از ترافیک، که به کروز کنترل تطبیقی نیز معروف است، فاصله ایمن بین خودرو و سایر وسایل نقلیه ای را که جلوتر از آن رانندگی می کنند، حفظ می کند. این فناوری در درجه اول از دوربین ها به همراه الگوریتم های هوش مصنوعی برای تشخیص اجسام اطراف مانند وسایل نقلیه، عابران پیاده و دوچرخه سواران و تخمین فاصله آنها استفاده می کند. هدایت خودکار از دوربین ها برای تشخیص خطوط مشخص در جاده استفاده می کند تا خودرو را در خط خود نگه دارد.
با کروز کنترل تطبیقی، سیستم های داخلی هر دوی شتاب و ترمز را تنظیم می کنند تا فاصله ایمن را در پشت خودروی جلویی حفظ کنند و در صورتی که وسیله نقلیه دیگر بپیچد و در جلو خودرو قرار گیرد یا از خط خارج شود، واکنش ایمن و روان را نشان می دهند. علاوه بر قابلیت خلبان خودکار، تسلا ویژگی هایی را که "خودران کامل" نامیده است ارائه می دهد که شامل پارک اتوماتیک و تغییر خط اتومبیل می شود. تسلا از زمان ارائه اولین سیستم خلبان خودکار و سایر ویژگی های خودران، به طور مداوم به کاربران هشدار داده است که این فناوری ها نیاز به نظارت فعال راننده دارند و این ویژگی ها باعث نمی شوند خودرو، خودگردان باشد.

تصویر: یک اسکرین شات از صفحه نمایش با یک سوم سمت چپ که نماد یک ماشین را در جاده نشان می دهد و دو سوم در سمت راست صفحه که نقشه را نشان می دهد. صفحه نمایش خلبان خودکارِ تسلا به راننده جایی را نشان می دهد که خودرو فکر می کند نسبت به جاده و سایر وسایل نقلیه واقع شده است. رسانه روزنفلد / فلیکر، CC BY
با تکیه بر دوربین ها، خلبان خودکار تسلا مستعد خرابی های احتمالی ناشی از شرایط سخت نورپردازی، مانند تابش خیره کننده و تاریکی است.تسلا در حال تقویت فناوری هوش مصنوعی است که از خلبان خودکار پشتیبانی می کند. این شرکت در 19 اوت 2021 اعلام کرد که در حال ساخت یک ابر رایانه با استفاده از تراشه های سفارشی است. این ابر رایانه به سیستم هوش مصنوعی تسلا کمک می کند تا اشیائی را که در فیدهای ویدئویی جمع آوری شده توسط دوربین های اتومبیل های این شرکت مشاهده می شود، تشخیص دهد.

خلبان خودکار برابر با خودگردان نیست

سیستم های پیشرفته کمک راننده برای چندین دهه در طیف گسترده ای از خودروها پشتیبانی شده است. انجمن مهندسان خودرو درجه اتوماسیون خودرو را به شش سطح تقسیم بندی می کند، که از سطح 0 شروع می شود، بدون ویژگی های رانندگی خودکار، تا سطح 5، که نشان دهنده رانندگی خودگردان کامل و بدون نیاز به دخالت انسان است.

در این شش سطح خودگردانی، بین سطح 2 و سطح 3 یک تقسیم بندی روشن و واضح وجود دارد. در اصل، در سطوح 0، 1 و 2، وسیله نقلیه باید در درجه اول توسط راننده انسانی کنترل شود، با برخی دریافت کمک از سیستم های کمک راننده. در سطوح 3، 4 و 5، قطعات هوش مصنوعی خودرو و فناوری های مربوط به کمک راننده کنترل کننده اصلی خودرو هستند. به عنوان مثال، تاکسی های وایمو که در منطقه ققنوس تردد می کنند، از سطح 4 هستند، و این بدان معناست که آنها بدون رانندگان انسانی، اما فقط در شرایط جوی و ترافیکی معینی تردد می کنند.
لیدار مانند رادار است اما به جای امواج رادیویی از لیزر استفاده می کند، و قادر به تشخیص دقیق اجسام و تخمین فاصله آنهاست. خلبان خودکار تسلا یک سیستم سطح 2 در نظر گرفته می شود و بنابراین کنترل کننده اصلی خودرو باید یک راننده انسانی باشد. این، توضیحی جزئی را برای حوادث اتخاذ سند شده توسط تحقیقات فدرال فراهم می کند. اگر چه تسلا می گوید انتظار دارد رانندگان هنگام استفاده از ویژگی های خلبان خودکار همیشه هوشیار باشند، اما برخی رانندگان با خلبان خودکار طوری رفتار می کنند که گویا دارای قابلیت رانندگی خودگردان است و نیازی به نظارت یا مداخله انسانی ندارد. به نظر می رسد این اختلاف بین دستور العمل های تسلا و رفتار راننده، عاملی در حوادث مورد بررسی باشد.

یکی دیگر از عوامل احتمالی روشی است گه تسلا با آن به توجه رانندگان اطمینان حاصل می کند. نسخه های پیشین خلبان خودکار تسلا در نظارت بر توجه راننده و سطح تعامل او در هنگام روشن بودن سیستم، بی تأثیر بودند. در عوض، این شرکت بر الزام رانندگان به این که به طور دوره ای فرمان را حرکت دهند، که می تواند بدون تماشای جاده انجام شود، متکی بود. تسلا اخیراً اعلام کرد که استفاده از دوربین های داخلی را برای نظارت بر توجه رانندگان و هشدار به رانندگان در صورت بی توجهی، آغاز کرده است.

یکی دیگر از عوامل مهم در تصادفات خودروی تسلا، انتخاب فناوری حسگرهای این شرکت است. تسلا به طور مداوم از استفاده از لیدار (یا رادار لیزری) اجتناب می کند. به زبان ساده، لیدار مانند رادار است اما به جای امواج رادیویی از لیزر استفاده می کند، و قادر به تشخیص دقیق اجسام و تخمین فاصله آنهاست. تقریباً همه شرکت های بزرگ که روی خودروهای خودران کار می کنند، از جملهWaymo ، Cruise ، Volvo ، Mercedes ، Ford وGM ، از لیدار به عنوان یک فناوری ضروری برای درک وسایل نقلیه خودکار از محیط خود استفاده می کنند.

با تکیه بر دوربین ها، خلبان خودکار تسلا مستعد خرابی های احتمالی ناشی از شرایط سخت نورپردازی، مانند تابش خیره کننده و تاریکی است. NHTSA در اعلامیه خود در مورد تحقیقات تسلا گزارش داد که بیشتر حوادث پس از تاریکی در محل چراغ های چشمک زن اضطراری خودرو، و چراغ های دارای نور شدید و نامنظم یا چراغ های دیگر واقع شده است. در مقابل، لیدار می تواند تحت هر شرایط نوری کار کند و می تواند در تاریکی "ببیند".
تسلا اخیراً اعلام کرد که استفاده از دوربین های داخلی را برای نظارت بر توجه رانندگان و هشدار به رانندگان در صورت بی توجهی، آغاز کرده است.

نتیجه تحقیقات

ارزیابی اولیه تعیین می کند که آیا NHTSA باید یک تجزیه و تحلیل مهندسی انجام دهد، که می تواند منجر به یک فراخوان شود. این تحقیقات در نهایت می تواند منجر به تغییراتی در نسخه های بعدی خلبان خودکار تسلا و دیگر سیستم های خودران آن شود. این تحقیقات همچنین ممکن است به طور غیر مستقیم تأثیر گسترده تری بر استقرار وسایل نقلیه خودران آینده داشته باشد. به طور خاص، تحقیقات ممکن است بر نیاز به لیدار تأکید کند.

اگرچه گزارشات در ماه مه 2021 نشان می داد که تسلا در حال آزمایش سنسورهای لیدار است، اما مشخص نیست که آیا این شرکت بی سر و صدا این فناوری را در نظر گرفته است یا از آن برای تأیید سیستم های حسگر موجود خود استفاده می کند. ایلان ماسک، مدیرعامل تسلا، لیدار را در سال 2019 "یک کار احمقانه" خواند و گفت که این امر گران و غیر ضروری است.

با این حال، همان طور که تسلا در حال بازبینی سیستم هایی است که توجه رانندگان را کنترل می کند، تحقیقات NHTSA می تواند این شرکت را مجبور کند که به افزودن لیدار یا فناوری های مشابه به خودروهای آینده فکر کند.

"سطوح" خودروهای خودران

تصویر: این خودرو به تنهایی چه کاری می تواند انجام دهد و هنوز به چه کمک های انسانی نیاز دارد؟ عکس AP/Gene J. Puskar
در سطوح 3، 4 و 5، قطعات هوش مصنوعی خودرو و فناوری های مربوط به کمک راننده کنترل کننده اصلی خودرو هستند. با رایج شدن وسایل نقلیه خودکار و خودگردان در جاده های ایالات متحده، ارزش دارد که ببینیم این ماشین ها چه کاری می توانند - و نمی توانند - انجام دهند. در دانشگاه میشیگان در مکسی، جایی که من به عنوان مدیر مشغول به کار هستم، ما در تلاش هستیم تا فناوری های خودروهای متصل و خودکار را پیش ببریم، خودروها را ایمن تر کنیم، در مصرف انرژی صرفه جویی کنیم، و سعی کنیم کاری کنیم که حمل و نقل برای افراد بیشتری قابل دسترسی باشد.

در سال 2014، انجمن حرفه ایSAE International ، که در ابتدا با عنوان انجمن مهندسان خودرو تأسیس شد، همان طور که قبلاً گفته شد، شش سطح خودروهای خودران را توصیف کرد که در سال 2016 به روز شد. همچنین در سال 2016، وزارت حمل و نقل ایالات متحده از این توصیف به عنوان بخشی از سیاست رسمی خود در مورد خودروهای خودکار در جاده های آمریکا استفاده کرد. آن سطوح چیستند؟

* سطح 0 جایی است که اکثر خودروها در حال حاضر هستند، و راننده انسانی مسئول همه جنبه های رانندگی است. این خودرو ممکن است دارای برخی از سیستم هایی باشد که راننده را از خطرات خاصی مطلع می کند، مانند هشدارهای خروج از خط، اما خودرو هیچ کاری را به تنهایی انجام نمی دهد.

* سطح 1 شاهد آغاز اتوماسیون است، هنگامی که رایانه و سیستم های مکانیکی خودرو یک جنبه از حرکت وسیله نقلیه - مانند سرعت یا فرمان آن - را کنترل می کنند. کروز کنترل یک نوع اتوماسیون سطح 1 است که در آن سیستم های داخلی سرعت را تنظیم می کنند، اما کروز کنترل سنتی بسیار کم ایمن تر است زیرا فقط شامل شتاب است نه ترمز - و هیچ نظارتی بر محیط اطراف ندارد. در مقابل، با کروز کنترل تطبیقی، سیستم های داخلی هر دوی شتاب و ترمز را تنظیم می کنند تا فاصله ایمن را در پشت خودروی جلویی حفظ کنند و در صورتی که وسیله نقلیه دیگر بپیچد و در جلو خودرو قرار گیرد یا از خط خارج شود، واکنش ایمن و روان را نشان می دهند. همه جنبه های دیگر رانندگی، از جمله فرمان، تشخیص و اجتناب از خطرات، هنوز توسط انسان کنترل می شود. یکی دیگر از فناوری های سطح 1، کمک به حفظ خط است، که در آن خودرو خود را هدایت می کند تا در یک خط خاص در جاده بماند، در حالی که راننده انسانی سرعت و سایر وظایف رانندگی را کنترل می کند.
سیستم های پیشرفته کمک راننده برای چندین دهه در طیف گسترده ای از خودروها پشتیبانی شده است. * یک خودروی خودران سطح 2 می تواند فرمان و سرعت را به طور همزمان کنترل کند و در اصل خودکاری جزئی را ارائه می دهد. انسان باید برای در اختیار گرفتن کنترل کامل در مواقع اضطراری آماده بماند و در نهایت عهده دار و مسئول هر کاری است که وسیله نقلیه انجام می دهد. سوپر کروز جنرال موتورز و خلبان خودکار تسلا نمونه هایی از سیستم های سطح 2 هستند.

* اتوماسیون سطح 3 بحث برانگیز است. این خودرو نه تنها فرمان و سرعت را مدیریت می کند، بلکه وظیفه نظارت بر محیط اطراف و تشخیص چالش هایی را دارد که نیاز به دخالت انسان دارد. در شرایط عادی، راننده انسانی اصلاً نیازی به توجه ندارد، اما اگر مشکلی در سیستم پیش بیاید، فرد باید فوراً برای تصاحب کنترل آماده باشد. برخی از کارشناسان صنعت فکر می کنند که یک راننده غیر درگیر می تواند به درستی و سریعاً عکس العمل نشان دهد، اما برخی دیگر این طور فکر نمی کنند - و بنابراین در توسعه فناوری خود از روی این سطح جهش می کنند.

* وسایل نقلیه خودکار سطح 4 و 5 واقعا "بدون راننده" هستند - به این معنی که راننده انسانی اصلاً مورد نیاز نیست. خود اتومبیل رانندگی نرمال را بر عهده دارد و مسئول واکنش های ایمن در شرایط دشوار است، مانند اتوموبیل را به کنار جاده راندن هنگامی که یک سنسور خراب شده است یا برف سنگین مانع دید شده است. وسایل نقلیه سطح 4 معمولاً به طریقی محدود هستند، مانند ممنوعیت رانندگی سریع تر از 25 مایل در ساعت برای آنها، یا رانندگی نکردن در هنگام بارندگی یا بارش برف شدید، یا انجام رانندگی فقط در مکانی خاص مانندMountain View ، California ، یاPhoenix ، Arizona ، جاهایی که بسیاری از شرکت ها در حال آزمایش خودروهای خودران هستند.

* هنگامی که یک خودروی خودران بتواند با خیال راحت و در هر مکانی، در هر شرایط آب و هوایی، و با هر سرعتی عمل کند، تنها در این صورت است که یک خودروی خودران سطح 5 است. این هنوز وجود ندارد. در واقع، برخی معتقدند توسعه و آزمایش ایمنی کافی هرگز مقرون به صرفه نخواهد بود، و این نشان می دهد که وسایل نقلیه خودران سطح 5 ممکن است برای مدتی طولانی فقط روی کاغذ وجود داشته باشد.
خلبان خودکار تسلا از دوربین، رادار و حسگرهای فراصوت برای پشتیبانی از دو ویژگی اصلی استفاده می کند: کروز کنترل (یا مهار سرعت) آگاه از ترافیک و اوتواستیِر (Autosteer) یا هدایت خودکار.
منبع: هایدر رادا، Michigan State University، هوئی پنگ، University of Michigan